המושג 'חקלאות דיוק' מתייחס לשיטות עבודת אדמה שמודדות ומגיבות להשתנות בגידולים ומאפשר ניהול קרקעות במטרה למקסם את היעילות ולהפחית בזבוז. השימוש בבינה מלאכותית ובננוטכנולוגיה יסייעו הן לטיוב האדמה ולהפיכת הקרקע לפוריה יותר והן לגידולים לשפר ביצועים. ובזמן של איומי שינוי אקלים ותחזיות קודרות של מדענים, זהו נושא חשוב מאין כמותו.

גידול אוכלוסיות ודרישות מתחרות על אדמות לייצור דלק ביולוגי וירידה באיכות הקרקע, מקשים יותר ויותר על הזנת תושבי כדור הארץ, ואיזה מזל שלפחות לאנושות יש טכנולוגיות מתקדמות כדי לנסות ולאזן במקצת את הבעיות הסביבתיות.האו"ם מעריך כי 840 מיליון בני אדם יחוו רעב עד שנת 2030. בתגובה לכך מדענים פיתחו מפת דרכים שמשלבת בין חקלאות חכמה עם בינה מלאכותית ולמידת מכונה שעשויות לסייע להפחית את המספר הגבוה של אנשים רעבים. כבר כיום כ-9% מאוכלוסיית העולם חיה ברעב.

המוטיבציה העיקרית לחדשנות בטכנולוגיות החקלאיות היא הצורך הקיים להאכיל אוכלוסיה עולמית הולכת וגדלה על גבי פחות ופחות שטח שניתן להשתמש בו לחקלאות, נוכח שינויי האקלים. הטכנולוגיות החדישות ייסעו לשמירה על בריאות הקרקע והגנה על איכות הסביבה. איסוילט לינץ', אחת ממחברות המחקר, אמרה לאתר 'יורוניוז' כי "לשם מציאת פתרונות חקלאיים יציבים לבעיה הזו אנחנו נדרשים לאמץ גישות אמיצות ולשלב ידע משדות שונים, דוגמת מדע חומרים ואינפורמטיקה. חקלאות הדיוק שמשתמשת בננוטכנולוגיה ובבינה מלאכותית מציעה אפשרויות מרגשות לייצור אוכל בר קיימא. אנחנו יכולים לקשר בין מודלים קיימים למחזור תזונתי ופריון היבול לבין גישות ננו-אינפורמטיקה שיעזרו גם לגידולים וגם לקרקע לבצע ביצועים טובים יותר בצורה בטוחה, בת קיימא ואחראית".

השימוש הגובר בחקלאות בעולם הביאה ליעילות ירודה מאוד של שימוש גלובלי בחנקן. הכוונה היא לכמות החנקן המשמש בתהליך החקלאות שנספג בפועל על ידי הצמח. חוסר יעילות מהווה איום חמור על איכות הסביבה מכיוון שכמויות גדולות של חומרים מזינים הולכים לאיבוד למים ולאוויר ומחממים את כדור הארץ, וכמעט 11% מפליטת גזי החממה העולמית מגיעה מחקלאות.

פליטה של ​​תחמוצת חנקן (המכונה בשפה העממית 'גז צחוק') שנוצרת מהפריה יתרה של אדמה, עוצמתה פי 300 מפחמן דו חמצני בגרימת התחממות כדור הארץ, וזה עניין מדאיג מאוד בכל הקשור לזיהום הסביב שנגרם על ידי חקלאות. 70 אחוז מפליטת תחמוצת החנקן לאוויר נפלטים על ידי המגזר החקלאי.

דשני ננו מראים פוטנציאל להתמקד בפוריות היבול, להגביר את יעילות השימוש בחנקן ולהפחית את פליטת החנקן, מה שיכול לסייע לצמצם את פליטת גזי החממה ולהביאם לרמה אפסית עד שנת 2050, כפי שנדרש על פי הסכם פריז ותקנות האקלים במדינות המערב.

החוקרים מצאו כי ננו-טכנולוגיה יכולה לשפר את החקלאות בארבע דרכים עיקריות: שיפור קצב הייצור ותנובת היבול; הגברת בריאות הקרקע ועמידות הצמחים; שיפור יעילות המשאבים כגון דשן, והפחתת זיהום; כמו גם פיתוח מפעלי חיישנים חכמים שיכולים להזהיר את החקלאים מפני לחץ סביבתי.