人口数量至今仍在持续增加，据统计，至西元2050年时人口预计将超过90亿，届时粮食需求将增加六成以上。然而目前尽管耕作方式不断改进，但农作物产量增加速度并无法跟上粮食需求的增长。此外，气候变迁、环境污染、土地与水资源耗损等因素也持续威胁着粮食安全，因此发展改变食物生产的突破性技术刻不容缓。
未来预计80%的人将聚集于城市地区，如何在空间、资源与能源的限制下应付高密度人口的粮食所需是学者专家们正在努力研究的方向，「垂直农业」的出现提供未来粮食生产的新方向。垂直农业藉由精准的侦测与环控技术，创造适合作物生长的理想环境，屏除天然气候的不确定因素与病虫害侵扰之风险，日本、荷兰、新加坡与美国等地均已出现相关的商业化工厂；预计至2024年，垂直农场市场将到达130亿美元。
除了营养、需水量、温湿度控制外，二氧化碳浓度也是影响作物生长与光合作用速率重要的影响因素，适当的浓度可以帮助节省作物用水量与增进生长速度。英国Edinburgh Sensors公司推出了气体感测器-GasBoxNG，此仪器使用NIDR (non-dispersive infrared) gas sensors进行侦测，当红外光通过含有二氧化碳的空气管时，部分光线会被吸收，而机器可以光线通过差异推算二氧化碳浓度。使用在垂直农场中可即时监测二氧化碳浓度，并搭配自动化控制系统持续维持适合作物生长的二氧化碳浓度。另外，此仪器也能应用于厌氧发酵时的通气量监测与植物生理状态观察，并将资讯传输于电脑或智慧型平板中。
