2019年12月16日，美國國家科學院、工程院和醫(yī)學院聯(lián)合發(fā)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(nóng)業(yè)領域亟待突破的5大研究方向。第一，整體思維和系統(tǒng)認知分析技術是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技突破的首要前提。報告建議將跨學科研究和系統(tǒng)方法作為解決重大關鍵問題的首選項。系統(tǒng)認知就是要從系統(tǒng)的要素構成、互作機理和耦合作用方面來探索問題解決的途徑。第二，新一代傳感器技術將成為推動農(nóng)業(yè)領域進步的底層驅(qū)動技術。量值定義世界，精準決定未來。美國將高精度、精準、可現(xiàn)場部署的傳感器以及生物傳感器的開發(fā)、應用作為未來技術突破的關鍵。新一代傳感器所具備的快速檢測、連續(xù)監(jiān)測、實時反饋能力，將為系統(tǒng)認知提供數(shù)據(jù)基礎，賦予人類“防治未病”的能力，即在出現(xiàn)病癥前就能發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。如果能在資源要素的利用環(huán)節(jié)即可精準發(fā)現(xiàn)和定量識別可能出現(xiàn)的風險問題，并能夠?qū)崟r進行優(yōu)化調(diào)整，將徹底改變我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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。第三，數(shù)據(jù)科學和信息技術是農(nóng)業(yè)領域的戰(zhàn)略性關鍵技術。數(shù)據(jù)科學和分析工具的進步為提升農(nóng)業(yè)領域研究和知識應用提供了重要的突破機遇。報告稱，盡管收集了大量糧食、農(nóng)業(yè)、資源等各類數(shù)據(jù)，但由于實驗室研究和生產(chǎn)實踐中的數(shù)據(jù)一直處于彼此脫節(jié)的狀態(tài)，缺乏有效的工具來廣泛使用已有的數(shù)據(jù)、知識和模型。第四，突破性的基因組學和精準育種技術應當鼓勵并采用。應當鼓勵并采用其中一些突破性技術，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、抗病抗旱能力以及農(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。第五，微生物組技術對認知和理解農(nóng)業(yè)系統(tǒng)運行至關重要。建立其農(nóng)業(yè)微生物數(shù)據(jù)庫，更好地理解分子水平土壤、植物和動物微生物組之間的相互作用，并通過改善土壤結構、提高飼料效率和養(yǎng)分利用率以及提高對環(huán)境和疾病的抵抗力等增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和彈性。

未來10年，美國將圍繞系統(tǒng)認知分析、精準動態(tài)感知、數(shù)據(jù)科學、基因編輯、微生物組5大關鍵技術尋求農(nóng)業(yè)領域的科技突破。這同樣是未來我國農(nóng)業(yè)領域必須努力、不可或缺的關鍵核心技術。