کل خاک مزرعه به سنسورهای رطوبتی مجهز شده است و اطلاعات مستقیما به مرکزی تحقیقاتی جهت آنالیز ارسال می‌شود و فشار شبکه آبیاری قطره‌ای در کل مزرعه از طریق پمپ‌ها تنظیم می‌شود. این سیستم شبیه هیدروپونیک‌هایی است که برای رشد سبزیجات در گلخانه‌ها استفاده می‌شود. از طریق شبکه آبرسانی تعبیه شده، می‌توان براساس اطلاعات تحلیل شده، آب و کود را در زمان‌های مناسب توزیع کرد. قبل از جایگذاری این سیستم در مزرعه، راجر یک بار در هفته برای آبیاری اقدام می‌کرد، اما این تکنولوژی علاوه‌بر کاهش وقت، موجب کاهش 20درصدی در مصرف آب و صرفه‌جویی در هزینه‌ها شده است.مزرعه راجر و بسیاری مزارع دیگر در آن منطقه که قطب تولید گردو، بادام و انگور است، به‌دلیل کمبود آب، در صف اول تکنولوژی‌های «کشاورزی هوشمند» این کشور قرار گرفته‌اند. اما با این حال، زارعین محصولات دیگر نظیر ذرت و سویا در غرب نیز اخیرا به استفاده از تکنولوژی‌های نوین روی آورده‌اند. کاشت، آبیاری، باروری و برداشت همه تحت‌کنترل کامپیوتر هستند. حتی خاکی که در آن رشد می‌کند نیز در این مناطق سانت به سانت با سنسورهای مخصوص رصد می‌شود. مزارع آینده شبیه کارخانه‌هایی خواهند بود، تحت‌نظارت و مدیریت، با محصولاتی با کیفیت بالا و یکسان و قابل رقابت. باید از علم ژنتیک ممنون بود که برای ایجاد چنین شرایطی به کمک صنعت کشاورزی و دامپروری شتافته است. تخصصی که از آن به‌عنوان «تغییر ژنوم» نام برده می‌شود و موجب افزایش بهره‌وری محصولات شده است.

اساسا تغیرات تکنولوژی در حوزه مختلف اعم از سخت‌افزاری، نرم‌افزاری و زیست‌افزاری، فراتر از مزارع کشاورزی و دامداری رفته است. امروزه پرورش‌دهندگان انواع دام، ماهی، گلخانه‌ها و بسیاری دیگر از صنایع مرتبط با تولید مواد غذایی نیز با تغییر مسیر خود نسبت به روش‌های سنتی، به روش‌هایی که موجب افزایش راندمان و کیفیت محصولات شود، روی آورده‌اند.این پیشرفت‌ها در کوتاه مدت موجب افزایش منفعت تولیدکنندگانی خواهد شد که نسبت به گذشته با پرداخت هزینه کمتر، محصولات بیشتری را به فروش می‌رسانند و از سوی دیگر، منفعت مصرف‌کنندگانی تامین می‌شود که با پرداخت هزینه کمتر به مواد خوراکی دسترسی پیدا کرده‌اند.فائو براساس نتایج تحقیقاتی که در سال 2009 منتشر کرده است، پیش‌بینی می‌کند تا سال 2050 تقاضا برای محصولات کشاورزی حدود 70درصد افزایش یابد. از آنجا که اکثر زمین‌های قابل کشت تا امروز مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌اند، این افزایش تنها از طریق افزایش بهره‌وری میسر خواهد شد. همانطور که یک مرتبه دیگر نیز شاهد این اتفاق بودیم. در دهه‌های 50 و 60 میلادی و قبل از وقوع جنگ جهانی دوم، صنعت کشاورزی با ورود تکنولوژی‌های مکانیزاسیون، تحول عظیمی را تجربه کرد که به آن انقلاب‌سبز اطلاق می‌شود. اما چالش اصلی برای ایجاد تغییرات اساسی، خود کشاورزان هستند. آنها به‌شدت نسبت به هر گونه تغییری با دیده تردید نگاه می‌کنند، زیرا هزینه اشتباه برایشان بسیار سنگین خواهد بود. اگر بتوان نگرش آنها را نسبت به این تکنولوژی‌ها تغییر داد، شاهد بهبودهایی وسیع در این بخش خواهیم بود.

در تولید مواد غذایی هم می‌توان از فناوری‌های مرتبط با اصلاح ژنتیک بهره‌مند شد و حتی به‌صورت بالقوه می‌توان از فناوری‌های مرتبط با تولید گوشت در محیط آزمایشگاهی نیز استفاده کرد. در مورد اتوماسیون‌سازی هم می‌توان گفت این فرآیند می‌تواند با استفاده از روبات‌های بسیار بزرگ یا بسیار کوچک به منظور بررسی محصولات کشاورزی یا نگهداری از آنها، عملی شود. مهندسی کشاورزی نیز با فناوری‌هایی در ارتباط است که باعث می‌شوند امکان استفاده از ابزار جدید در کشاورزی فراهم شود و کشاورزی به جایگاه‌های جدیدی دست پیدا کند و حتی در زمینه‌های مختلف اقتصادی نیز به رشد و شکوفایی خوبی برسد. یکی از زمینه‌هایی که در مهندسی کشاورزی به آن توجه زیادی می‌شود، زیست‌شناسی مصنوعی است که امکان برنامه‌ریزی مجدد به‌صورت کارآمد برای تولید سوخت از موجودات تک سلولی، محصول جانبی (فرآورده‌هایی که در کنار محصول اصلی واکنش شیمیایی به‌صورت ناخواسته تولید می‌شوند) از شیمی آلی و همچنین تولید وسایل هوشمند را فراهم می‌کند. در ادامه پیش‌بینی‌هایی بیان خواهد شد که بر اساس گفت‌وگو با متخصصان امر و نظر خواهی از آنها انجام شده‌اند که پیش‌بینی می‌کنند، هر یک از فناوری‌ها از نظر علمی چه زمانی توسعه خواهند یافت (منظور فناوری‌هایی است که توسط شرکت‌های بزرگی همچون گوگل، دولت‌ها و دانشگاه‌ها توسعه یافته است)، چه زمانی توجه زیادی به آنها خواهد شد (منظور زمانی است که سرمایه‌گذاران خطرپذیر و شرکت‌های نوپا سرمایه‌های عظیمی را به این فناوری‌ها اختصاص می‌دهند) و چه زمانی از نظر مالی می‌توانند منفعت بخش باشند.

حسگرها

حسگرهای قابل استفاده در آب و هوا: وجود این حسگرها در مزارعی که اتوماسیون‌سازی شده‌اند، یک امر ضروری است و در حال حاضر امکان بررسی شرایط مزارع، برخی از جنگل‌ها و پهنه‌های آبی را فراهم می‌کنند. این حسگرها در سال ۲۰۱۳ از نظر علمی توسعه یافتند و در سال ۲۰۱۵ نیز مورد توجه قرار گرفتند و ارزش مالی پیدا کردند. این فناوری در سال ۲۰۱۷ توسعه خواهد یافت و در سال ۲۰۲۰ نیز مورد توجه قرار خواهد گرفت و ارزش مالی پیدا خواهد کرد.حسگرهای مورد استفاده برای محصولات: در کشاورزی مدرن به جای اینکه میزان بذر مورد نیاز برای تولید محصول زیاد، بدون بررسی و آزمایش مشخص شود، می‌توان از حسگرهایی استفاده کرد که می‌توانند میزان مورد نیاز بذر را برای تجهیزات مورد استفاده برای کشت محصول، تعیین کنند. در ضمن حسگرهای نوری یا پهپادها می‌توانند برای اطمینان از سلامت محصول مورد استفاده قرار گیرند (برای مثال با استفاده از اشعه مادون قرمز می‌توانند این کار را انجام دهند). این حسگرها در سال ۲۰۱۵ از نظر علمی توسعه یافتند، در سال ۲۰۱۸ مورد توجه قرار خواهند گرفت و در سال ۲۰۱۹ ارزش مالی پیدا خواهند کرد.حسگرهای مرتبط با زیرساخت سلامت: این حسگرها می‌توانند برای نظارت بر ارتعاشات و همچنین شرایط مواد مورد استفاده در ساختمان‌ها، پل‌ها، کارخانه‌ها، مزارع و دیگر اماکن مورد استفاده قرار گیرند. این حسگرها می‌توانند با کمک شبکه‌های هوشمند، اطلاعات خوبی را برای نگهداری و محافظت هر چه بهتر از تجهیزات و روبات‌ها فراهم کنند. این حسگرها در سال ۲۰۲۱ از نظر علمی توسعه پیدا می‌کنند، در سال ۲۰۲۵ مورد توجه قرار می‌گیرند و در سال ۲۰۲۷ نیز ارزش مالی پیدا خواهند کرد.

فناوری‌های تولید غذا

اصلاح ژنتیک فرآورده‌های غذایی: به زودی خصوصیات حیوانات و گیاهانی که برای تولید غذا پرورش داده می‌شوند، با استفاده از فناوری‌های اصلاح ژنتیک ، اصلاح می‌شوند تا نیازهای زیستی و فیزیولوژیک بشر به بهترین شکل ممکن تامین شوند. افراد متخصص در زمینه مهندسی کشاورزی تلاش می‌کنند با استفاده از این فناوری، خصوصیات گیاهان و دام‌ها را از پایه و اساس تغییر دهند و آنها را اصلاح کنند، این فناوری در سال جاری از نظر علمی توسعه یافته است، در سال ۲۰۲۱ مورد توجه قرار می‌گیرد و در سال ۲۰۲۲ از ارزش مالی برخوردار خواهد بود.

گوشت درون کشتگاهی: که به آن گوشت مصنوعی نیز گفته می‌شود، نوعی از گوشت است که با کشتن حیوانات دامی به دست نمی‌آید و با کشت و تکثیر یک سلول ماهیچه به دست می‌آید. محققان در حال تحقیق و بررسی برای تولید گوشت از طریق این روش هستند؛ اما هنوز چنین گوشتی تولید نشده است. این فناوری در سال ۲۰۱۷ از نظر علمی توسعه خواهد یافت، در سال ۲۰۲۴ مورد توجه قرارخواهد گرفت و در سال ۲۰۲۷ نیز از ارزش مالی برخوردار خواهد شد.

اتوماسیون‌سازی

سیستم کنترل نواری (swath control) با نسبت متغیر: این سیستم با بهره‌گیری از GPS فعالیت و به تجهیزات مورد استفاده برای کشت محصولات کمک می‌کند تا با جلوگیری از روی هم قرار گرفتن بذر، مواد معدنی، مواد مورد استفاده برای تقویت خاک و موادی که برای از بین بردن علف‌های هرز مورد استفاده قرار می‌گیرند، در مصرف آنها صرفه‌جویی کنند. این سیستم با محاسبه شکل زمینی که مواد ذکر شده در آن مورد استفاده قرار می‌گیرند و همچنین محاسبه حاصلخیز بودن بخش‌های مختلف زمین و میزان کارآیی تراکتورها و روبات‌های مورداستفاده برای کشاورزی، می‌تواند تعیین کند که مواد مختلف با چه میزان‌هایی باید در قسمت‌های مختلف زمین به‌کار گرفته شوند.این سیستم در سال ۲۰۱۳ از نظر علمی توسعه یافت، در سال ۲۰۱۴ مورد توجه قرار گرفت و در سال ۲۰۱۶ نیز از ارزش علمی برخوردار شد.

تکرار سریع روند پرورش انتخابی یا زادگیری گزینشی: در این فرآیند انسان به پرورش گیاهان یا حیواناتی می‌پردازد که از نظر ژنتیک اصلاح شده هستند. نسل بعدی گیاهان یا حیواناتی که با استفاده از این روش تکثیر و پرورش داده می‌شوند، از نظر کمیتی مورد تحلیل و بررسی قرار می‌گیرند و روش‌هایی که برای تکثیر یا پرورش آنها به‌کار گرفته می‌شوند، می‌توانند به‌عنوان یک الگوریتم مورد استفاده قرار گیرند. این فناوری در سال ۲۰۱۴ از نظر علمی توسعه یافت و در سال ۲۰۱۷ نیز موردتوجه قرار می‌گیرد و از ارزش علمی برخوردار خواهد شد.

روبات‌ها مختص کشاورزی: این روبات‌ها (agriculture robots) می‌توانند برای اتوماسیون‌سازی فرآیندهای مختلف کشاورزی و تسریع آنها، مانند برداشت محصول، چیدن میوه، شخم‌زنی، نگهداری از خاک، از بین بردن علف‌های هرز، کاشت محصول، آبیاری و سایر موارد مورد استفاده قرار گیرند. این روبات‌ها در سال ۲۰۱۸ از نظر علمی توسعه خواهند یافت، در سال ۲۰۲۰ مورد توجه قرار خواهند گرفت و در سال ۲۰۲۱ نیز از ارزش مالی برخوردار خواهند شد.

کشاورزی دقیق: یکی از مفاهیمی است که در کشاورزی مدرن به آن توجه زیادی می‌شود و به معنای تلاش برای نبود ناهمگونی در مزرعه است. در این روش، مدیریت کشاورزی بر اساس مشاهده تغییرات متنوعی است که در مزارع کشاورزی ایجاد شده و در واکنش به آنها صورت می‌گیرد. کشاورزان در این روش نوین می‌توانند با بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای و حسگرهای پیشرفته، بازده موادمورد استفاده در کشاورزی (بذر، کود، آفت‌کش و ...) را افزایش دهند و در عین حال منابع مختلف، حتی در مقیاس‌های بزرگ را حفظ کنند. همچنین با استفاده از این رویکرد جدید می‌توان اطلاعات بیشتری در مورد محصولات متنوع و آب و هوای مناطق جغرافیایی مختلف به‌دست آورد. همچنین استفاده از حسگرهای دقیق می‌تواند روند تصمیم‌گیری خودکار و ایجاد فناوری‌های مکمل برای کشت محصولات را تقویت کند.این فناوری در سال ۲۰۱۹ از نظر علمی توسعه خواهد یافت، در سال ۲۰۲۳ موردتوجه قرار خواهد گرفت و در سال ۲۰۲۴ از ارزش مالی برخوردار خواهد شد.

فناوریRobotic farm swarms: ایده مطرح‌شده در مورد این فناوری، ترکیب چندین روبات مورد استفاده برای کشاورزی با هزاران میکروحسگر است. این روبات‌های مجهز به حسگر می‌توانند برای نظارت بر شرایط زمین یا پیش‌بینی این شرایط یا حتی برای کشت محصولات و برداشت آنها بدون دخالت انسان‌ها مورد استفاده قرار گیرند. اجرای این فناوری واقعا کاربردی در مقیاس کوچک در آینده میسر خواهد شد. این فناوری در سال ۲۰۲۳ از نظر علمی توسعه خواهد یافت و در سال ۲۰۲۶ مورد استفاده گسترده قرار خواهد گرفت و از ارزش مالی برخوردار خواهد شد.

مهندسی کشاورزی

سیستم اکولوژیکی بسته: این سیستم اکوسیستمی است که از تبادل ماده با فضای بیرونی بی‌نیاز است. در این سیستم‌ها از نظر تئوری، مواد زائد به اکسیژن، مواد مغذی و آب تبدیل می‌شوند تا نیاز موجوداتی که در این اکوسیستم قرار دارند، تامین شود. نظیر چنین اکوسیستمی قبلا در مقیاس‌های کوچک اجرا شده است؛ اما فناوری‌های جدید موجب شده است که امکان ایجاد این اکوسیستم‌ها در مقیاس بزرگ نیز ممکن شود. این فناوری در سال ۲۰۱۵ از نظر علمی توسعه یافت، در سال ۲۰۲۰ مورد توجه قرار خواهد گرفت و در سال ۲۰۲۱ نیز از ارزش علمی برخوردار خواهد شد.

زیست‌شناسی مصنوعی: زیست‌شناسی مصنوعی که ترکیبی از علوم و مهندسی است، تعیین برنامه برای علم زیست‌شناسی برای استفاده از بخش‌های استانداردشده است؛ درست مانند زمانی که کامپیوتر از کتابخانه‌های مختلفی استفاده می‌کند. این نوع از زیست‌شناسی شامل تعریف مجدد گسترده از علم زیست‌شناسی و توسعه آن است و هدف آن نیز طراحی، تولید و اصلاح سیستم‌های زیستی مهندسی است که برای پردازش اطلاعات، دستکاری در مواد شیمیایی، ساختن مواد و ایجاد ساختارها، تولید انرژی، تامین مواد غذایی و حفظ سلامت انسان و بهبود آن و همچنین محافظت از محیط پیرامونی انسان، طراحی شده‌اند. این فناوری در سال ۲۰۱۳ توسعه یافت؛ در سال ۲۰۲۳ مورد توجه قرار خواهد گرفت و در سال ۲۰۲۴ نیز از ارزش مالی برخوردار خواهد شد.

مزارع عمودی: این روش توسعه کشاورزی در محیط شهری به‌صورت عمودی است. در این روش نوین گونه‌های گیاهی یا جانوری در آسمانخراش‌هایی که به همین منظور ساخته شده‌اند یا آسمانخراش‌های چندمنظوره، می‌توانند پرورش داده شوند. در این روش از فناوری‌هایی مشابه فناوری‌های مورد استفاده در خانه‌های شیشه‌ای استفاده می‌شود. در این روش گیاهان علاوه بر نور طبیعی با سیستم‌های روشنایی با مصرف کم نیز تقویت می‌شوند.این روش مزایای زیادی دارد که شامل برداشت محصول در همه فصول سال، محافظت محصولات از شرایط بد آب و هوایی، خودکفایی شهرها در تولید محصولات کشاورزی موردنیاز خود و کاهش هزینه‌های حمل و نقل محصولات می‌شود.این فناوری در سال ۲۰۲۳ از نظر علمی توسعه خواهد یافت، در سال ۲۰۲۷ نیز مورد توجه خواهد گرفت و از ارزش مالی برخوردار خواهد شد.