今年初美國科學院、工程院和醫學院聯合發布了題為Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural Research by 2030的研究報告，描述了美國科學家眼中農業領域亟待突破的五大研究方向。
 

，整體思維和系統認知分析技術是實現農業科技突破的首要前提。

農業系統是復雜巨系統，已經很難再依靠“點”上的技術突破實現整體提升。報告建議將跨學科研究和系統方法作為解決重大關鍵問題的項。系統認知就是要從系統的要素構成、互作機理和耦合作用來探索問題解決的途徑。“山水林田湖草是一個生命共同體”，農業領域的科學突破必須突破單要素思維，從資源利用、運作效率、系統彈性和可持續性的整體維度進行思考。我國農業生態效率不高、競爭力不強、生態不可持續的問題主要是在土地資源的利用方式上。因此，農業領域的科技突破需要從土地資源的治理、修復、提升入手。
 

第二，新一代傳感器技術將成為推動農業領域進步的底層驅動技術。

量值定義，精準決定未來。美國將高精度、精準、可現場部署的傳感器以及生物傳感器的開發、應用作為未來技術突破的關鍵。當前傳感器技術已經廣泛應用在農業領域，但主要還集中在對單個特征如溫度的測量上，如果要同時了解整個系統運行的機理，連續監測多個特征的聯動能力才是關鍵。值得注意的是，新一代傳感器技術不僅僅包括對物理環境、生物性狀的監測和整合，更包括運用材料科學及微電子、納米技術創造的新型納米和生物傳感器，對諸如水分子、病原體、微生物在跨越土壤、動植物、環境時的循環運動過程進行監控。新一代傳感器所具備的快速檢測、連續監測、實時反饋能力，將為系統認知提供數據基礎，賦予人類“防治未病”的能力，即在出現病癥前就能發現問題、解決問題。如果能在資源要素的利用環節即可精準發現和定量識別可能出現的風險問題，并能夠實時進行優化調整，將徹底改變我國農業生產利用方式。因此，新一代傳感器技術將是我國必須掌握的關鍵技術。