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這批最會(huì)種菜的年輕人:要把植物工廠端上餐桌

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這批最會(huì)種菜的年輕人:要把植物工廠端上餐桌

一大群博士生、90后年輕人正積極投入“種菜”事業(yè),讓外界看到,農(nóng)業(yè)未來(lái)圖景加速走進(jìn)大眾生活,“不再靠天吃飯”的可能。

文|極點(diǎn)商業(yè)評(píng)論 劉珊珊

編輯|楊 銘

一個(gè)研究微納米尺度熱量輸送和能量轉(zhuǎn)換,并獲得多種榮譽(yù)的純工科博士,為何突然去種菜了?

最近,來(lái)自上海交通大學(xué)的博導(dǎo)鮑華搖身一變,成為現(xiàn)代農(nóng)民,在上海崇明光明母港集裝箱里,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)未來(lái)90天內(nèi)完成全新生菜品種——“翠恬”的種植,與其他三支同樣博士云集的隊(duì)伍,進(jìn)行一場(chǎng)品質(zhì)好、產(chǎn)量高、算法優(yōu)且功耗低的“終極對(duì)決”。

封閉環(huán)境里種蔬菜,完全沒(méi)有土壤、光照、水分等自然環(huán)境可以依賴,鮑華們需要利用技術(shù)手段進(jìn)行一系列智能溫控和光源調(diào)節(jié)、精細(xì)營(yíng)養(yǎng)液配比,甚至進(jìn)行AI模型訓(xùn)練,才可能讓生菜“茁壯成長(zhǎng)”。

這并非一次簡(jiǎn)單的高校種植試驗(yàn),而是需要考慮大規(guī)模落地普及的可能性,“如何用最低成本,種出更多、更好吃的菜?!?/p>

隨著城市人口激增,食物保障成為國(guó)際問(wèn)題,諸多國(guó)家開(kāi)始研究垂直農(nóng)業(yè)探索。1999年,美國(guó)哥倫比亞大學(xué)教授迪克遜·德斯帕米爾就提出設(shè)想,利用垂直農(nóng)業(yè)技術(shù),一幢30層摩天大樓可以養(yǎng)活5萬(wàn)紐約居民。

這個(gè)構(gòu)想目前仍屬于“天方夜譚”,但并不妨礙“垂直農(nóng)業(yè)”概念在歐美走紅。與之相比,中國(guó)則方興未艾,更多是在實(shí)驗(yàn)室、遠(yuǎn)洋船隊(duì)、極地科考站、太空進(jìn)行探索,廣袤大地仍然是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)方式為主。

這種情況現(xiàn)在已有明顯改變。最近幾年,一大群博士生、90后年輕人正積極投入“種菜”事業(yè),也讓外界看到,農(nóng)業(yè)未來(lái)圖景加速走進(jìn)大眾生活,“不再靠天吃飯”的可能。

01 博士、90后為何都來(lái)種菜

“日出而作,日入而息。鑿井而飲,耕田而食?!毕惹?zé)o名氏的《擊壤歌》,道盡中國(guó)幾千年農(nóng)耕文明本質(zhì):所有食物都是依賴陽(yáng)光、土壤生產(chǎn)出來(lái)。

萬(wàn)物土中生,有土斯有糧。真正深入農(nóng)村,人們才會(huì)發(fā)現(xiàn)農(nóng)民依然在“靠天吃飯”,甚至難以保障基本收入?!疤与x農(nóng)村”,一度成為熱門(mén)話題。

“一定要好好學(xué)習(xí),以后不再務(wù)農(nóng)。”1992年,鄭建鋒在河南周口出生后,從小就被父母耳提面命囑托。

作為豫東大地“糧倉(cāng)”,距今約8000多年的“華夏第一石磨盤(pán)”就出土于此,成為周口農(nóng)耕文化發(fā)祥地的實(shí)物見(jiàn)證。但直到如今,仍然是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)或大棚溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)。

周口是中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平不足、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率低下的縮影。同時(shí),新型糧食供給是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨的重要問(wèn)題之一。

廢棄碼頭、摩天大樓、集裝箱等可以改裝的“植物工廠”,成為探索方向之一:密閉可控環(huán)境下,不受外界氣候條件影響,植物可以一年365天無(wú)休生長(zhǎng)。加上多層栽培差異,產(chǎn)量是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)幾十倍甚至上百倍,有望讓國(guó)人徹底擺脫數(shù)千年來(lái)靠天吃飯局限。

這是一個(gè)用高科技打造的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng),包含多個(gè)核心要素:第一,采用人工光源與營(yíng)養(yǎng)液栽培技術(shù);第二,多層栽培,生產(chǎn)環(huán)境和條件都由技術(shù)精確控制。

技術(shù)含量決定,需要更多高科技、高學(xué)歷人才來(lái)“種菜”——93名青年初賽選手中,博士有39人,四支決賽入圍隊(duì)伍“含博率”高達(dá)58.3%,最年輕的不到24歲,涵蓋農(nóng)學(xué)、機(jī)械與動(dòng)力、能源、AI算法等不同綜合學(xué)科,都搖身一變成為“新農(nóng)人”。

這些高學(xué)歷人才,幾乎都是因?yàn)榍閼?、熱?ài),甚至是信仰投身農(nóng)業(yè),進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)年甚至上十年的研究。并且希望自己的專長(zhǎng)、經(jīng)驗(yàn),有機(jī)會(huì)改變家鄉(xiāng)和中國(guó)農(nóng)業(yè)。

“這種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式,可能是改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方法之一。”鄭建鋒說(shuō)。他帶領(lǐng)的賽博農(nóng)人(CyberFarm)團(tuán)隊(duì),是闖入決賽隊(duì)伍中唯一全員90后團(tuán)隊(duì),其中5人是博士后或博士。

賽博農(nóng)人團(tuán)隊(duì)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)這條路上,鄭建鋒已經(jīng)走了十年。2011年高考時(shí),鄭建鋒如父母所愿走出周口,考上北京大學(xué)——他選擇中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)建專業(yè),完成本碩博連讀。2021年他以博士身份,進(jìn)入農(nóng)大設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廢寢忘食研究設(shè)施農(nóng)業(yè),以及智能溫室和植物工廠的應(yīng)用落地。

在“賽博農(nóng)人”團(tuán)隊(duì),想要改變家鄉(xiāng)命運(yùn)的還有90后女孩楊瑞梅。她來(lái)自云南大理,對(duì)“靠天吃飯”有著直觀體會(huì)。本碩研究農(nóng)業(yè)工程,博士研究植物工廠,在比賽中負(fù)責(zé)水培生菜生理信息監(jiān)測(cè)——她希望,能研發(fā)一些簡(jiǎn)單、便宜的設(shè)備,代替農(nóng)民栽培、施肥或收割。

這是所有團(tuán)隊(duì)“種菜”的共同想法?!跋M蚱茖W(xué)科壁壘,用農(nóng)-工多學(xué)科交叉融合去解答農(nóng)學(xué)難題?!弊鳛樯虾=淮蟆吧幌ⅰ标?duì)長(zhǎng),鮑華說(shuō)。

鮑華希望將自己的專長(zhǎng)——能源研究,用于“翠恬”種植。他曾和上海交大農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院合作,為海島等偏遠(yuǎn)無(wú)淡水地區(qū)的蔬菜供應(yīng),提供無(wú)土、無(wú)淡水、無(wú)電源條件下成功種菜的解決方案。

上海交大“生生不息”團(tuán)隊(duì)

“我們會(huì)把南極種植新鮮蔬菜的經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用到集裝箱垂直農(nóng)場(chǎng)?!薄吧虾^r(nóng)科院”隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)何立中博士說(shuō)。2014年從南京農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜學(xué)專業(yè)后,他一直在國(guó)家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心崇明基地,從事植物工廠栽培技術(shù)研究。

2014、2015年南極長(zhǎng)城站、中山站相繼建成溫室,嘗試種植新鮮蔬菜時(shí),何立中等人負(fù)責(zé)為科考隊(duì)員在仿真南極條件下提供培訓(xùn),教他們?nèi)绾卧跇O地“種菜”。

“我們想讓社會(huì)看到,一種能夠把生產(chǎn)效率提到很高水平的生產(chǎn)模式?!边@是“生菜快長(zhǎng)”隊(duì)(lettus grow)隊(duì)長(zhǎng)徐丹的初衷,他是設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域小有名氣的極星農(nóng)業(yè)創(chuàng)始人,曾為北京冬奧會(huì)供應(yīng)生菜。

在徐丹看來(lái),植物工廠是設(shè)施農(nóng)業(yè)最高級(jí)發(fā)展階段,也是衡量一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)高科技水平重要標(biāo)志之一。盡管這種模式是否符合中國(guó)農(nóng)業(yè),是大面積推廣還是小面積種植,都沒(méi)有確定——但至少,可以證明中國(guó)有更多90后博士,能通過(guò)公平競(jìng)賽,打開(kāi)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)想象大門(mén)。

02 高效生長(zhǎng),AI控制來(lái)解決?

進(jìn)入2月,立春已過(guò),大地回暖,上海崇明花博園迎來(lái)一年最美賞花季。

在光明母港垂直農(nóng)業(yè)研究中心,四支團(tuán)隊(duì)競(jìng)逐的集裝箱一字排開(kāi),內(nèi)部一側(cè)是環(huán)控系統(tǒng),一側(cè)是栽培口,每一層都被分割成一個(gè)個(gè)小格子,翠綠生菜沐浴著LED人造燈,喝著人工配備的營(yíng)養(yǎng)液。

沒(méi)有土壤與日照條件下,植物工廠主要圍繞光源創(chuàng)新、栽培技術(shù)、智能化控制三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行突破。

光源上,目前國(guó)內(nèi)外通常采用LED燈進(jìn)行創(chuàng)新,它可以組合成植物需要的光譜。栽培技術(shù)上,NFT、DFT技術(shù)為基礎(chǔ)的多種立體多層無(wú)土栽培技術(shù)裝備,適合蔬菜、根莖類植物生產(chǎn)。

最大難題是智能化控制——從生長(zhǎng)模型、種植決策到生長(zhǎng)狀態(tài),進(jìn)行高效環(huán)保的生產(chǎn)要素控制。例如,養(yǎng)分、光照的智能控制,不僅具有時(shí)間、空間要求,還需要和其他多種環(huán)境要素耦合統(tǒng)籌控制——比如溫度、濕度、二氧化碳、潔凈度等,任何一個(gè)細(xì)節(jié)有所失誤,都會(huì)最終影響蔬菜生長(zhǎng)速度、產(chǎn)量和品質(zhì)。

徐丹對(duì)此有著深刻教訓(xùn)。有一年在北京溫室育苗時(shí),在嫁接苗“傷口愈合”關(guān)鍵時(shí)期,由于沒(méi)控制好溫度和濕度,三分之一的苗沒(méi)嫁接成功,枯死在溫室里。

加上“翠恬”是全新品種,四支團(tuán)隊(duì)此前并未掌握其作物生態(tài)特征,以往經(jīng)驗(yàn)和策略都需要改動(dòng),稍有不慎,滿盤(pán)皆輸。

容錯(cuò)率如此低,唯有通過(guò)人工智能的海量數(shù)據(jù),才能找到最佳生態(tài)模型——這是一條可以用線性函數(shù)來(lái)表達(dá)的過(guò)程,時(shí)間、重量是其重要坐標(biāo),以此描繪出完全不同于土壤生長(zhǎng)的曲線模型。

這正是四支隊(duì)伍之間能力最大比拼。90天競(jìng)賽內(nèi),每一茬生菜的光、溫、氣、水、肥五大元素的參數(shù)監(jiān)測(cè),以及生長(zhǎng)狀況、生長(zhǎng)環(huán)境的精細(xì)調(diào)控,都是通過(guò)AI提供,人工調(diào)配而成。

其實(shí),這解釋了植物工廠為何是現(xiàn)如今工業(yè)、農(nóng)業(yè)最高形態(tài)結(jié)合的原因:一方面,除了AI,大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)字技術(shù)、合成生物等先進(jìn)技術(shù)都有應(yīng)用;另一方面,需要更專業(yè)的多學(xué)科人才,調(diào)整五大元素配比、生長(zhǎng)方案甚至生長(zhǎng)模型,指導(dǎo)最終生產(chǎn)。

整體來(lái)看,AI、算法如何與農(nóng)業(yè)智慧化融合上,經(jīng)過(guò)三屆探索,已是一個(gè)認(rèn)知逐漸全面、技術(shù)創(chuàng)新側(cè)重點(diǎn)各有不同的過(guò)程。

例如,鄭建鋒團(tuán)隊(duì)此前積累了大量LED光照調(diào)控等技術(shù)專利,他們將通過(guò)AI,針對(duì)“翠恬”生物特征,找到專屬于它們的“光配方”——即光譜組合與配比,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)提供光信號(hào)和光合能量,提高生產(chǎn)效率。

上海農(nóng)科院團(tuán)隊(duì)

何立中團(tuán)隊(duì)則結(jié)合AI輔助驗(yàn)證、預(yù)警應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)栽培環(huán)境的精準(zhǔn)控制和資源高效利用;徐丹計(jì)劃在有限空間內(nèi)種更多植物,試圖驗(yàn)證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,有多少?zèng)Q策可以被AI代替。

“農(nóng)業(yè)AI相當(dāng)于自動(dòng)駕駛AI,輔助人們避開(kāi)危險(xiǎn)、及時(shí)提醒糾錯(cuò)?!毙斓ふf(shuō)。但是,這并不意味著將方向盤(pán)交給AI,更不意味著可以代替農(nóng)業(yè)專家,而是一個(gè)高效生長(zhǎng)、影響生產(chǎn)成本變動(dòng)的協(xié)同過(guò)程?!盁o(wú)論如何,核心仍然是人?!?/p>

03 困于成本,走出實(shí)驗(yàn)室的巨大挑戰(zhàn)

1957年,世界上第一家植物工廠誕生在丹麥。1974年日本等國(guó)也逐步發(fā)展起來(lái),東芝、富士通、松下、夏普等日本科技巨頭扎堆建設(shè)。如今在國(guó)內(nèi),植物工廠也并不新鮮——目前我國(guó)植物工廠總數(shù)已經(jīng)超過(guò)250座,成為數(shù)量?jī)H次于日本的植物工廠大國(guó)。

但坦率地說(shuō),目前可以稱為落地普及成功案例的植物工廠,國(guó)內(nèi)難尋更多案例。

原因在于,植物工廠最難的不是技術(shù)瓶頸,而是建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本居高不下——這幾乎是所有參賽選手對(duì)植物工廠的直接認(rèn)識(shí)。

建設(shè)成本上,集裝箱這樣的植物工廠,在全封閉環(huán)境下進(jìn)行生產(chǎn),需要投入包括外維護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、人工光源裝置、多層栽培架、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)與控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)在內(nèi)的系列昂貴工程與裝備。

最大問(wèn)題是可怕的后續(xù)運(yùn)營(yíng)成本,這主要是每天24小時(shí)不間斷的人工照明、氣候控制能源消耗帶來(lái)。美國(guó)堪薩斯州土地研究所此前認(rèn)為,倘若利用垂直農(nóng)業(yè)取代美國(guó)全年小麥生產(chǎn),僅照明用電需求,就是美國(guó)所有電站1年生產(chǎn)總電量的8倍。

鮑華團(tuán)隊(duì)提供的數(shù)據(jù),也證實(shí)了這點(diǎn):當(dāng)前植物工廠所面臨的最大挑戰(zhàn)來(lái)自能源消耗,其中電力消耗占比52%、勞動(dòng)力消耗占18%。另外,各種材料費(fèi)、工人勞務(wù)費(fèi)、物資運(yùn)輸費(fèi)、人員管理費(fèi)等也不可小覷。

這導(dǎo)致商業(yè)上的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)是,價(jià)格成為植物工廠蔬菜端上普通人餐桌最大阻礙。普通生菜每千克成本不超過(guò)8元,而植物工廠每千克生菜需要消耗10度電——這還是當(dāng)前行業(yè)較高水平,產(chǎn)品成本高達(dá)20多元。

價(jià)格昂貴消費(fèi)者鮮有問(wèn)津,又會(huì)拖累企業(yè)盈利。日本是全球LED照明、植物工廠發(fā)展最快國(guó)家,但根據(jù)《福布斯》報(bào)道,日本植物工廠有大約70%無(wú)法實(shí)現(xiàn)盈利,甚至有人認(rèn)為,這一數(shù)字應(yīng)該接近90%。

在美國(guó),被高昂能耗成本拖垮的垂直農(nóng)場(chǎng)企業(yè),不在少數(shù)。成立于2010年的Farmedhere,曾是北美最大的室內(nèi)垂直農(nóng)場(chǎng),但深受LED燈照明成本的困擾而宣告停業(yè)。

因此,所有植物工廠想要走出實(shí)驗(yàn)室,都需要以降低能耗為導(dǎo)向,以最低能耗獲得最大產(chǎn)出。甚至,這可以搶先掌握未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)核心。

如何降低能源消耗上,四支隊(duì)伍有著相同之處,可以簡(jiǎn)單理解為通過(guò)人工智能技術(shù)和控制策略,優(yōu)化燈源、光譜、環(huán)境設(shè)計(jì)等的能耗利用。

節(jié)約用電、提高光電轉(zhuǎn)換效率是鄭建鋒團(tuán)隊(duì)思路?;谝酝癆I種植草莓”經(jīng)驗(yàn)和試種的反饋,鄭建鋒團(tuán)隊(duì)提出動(dòng)態(tài)提供光信號(hào)和光合能量,為植物定制光配方。

這可以簡(jiǎn)單理解為,不同作物需要不同的光周期,尋找到植物最佳光合生長(zhǎng)平衡點(diǎn)后,動(dòng)態(tài)提供光源能耗,就可以找到生菜用電能耗最優(yōu)模式。

徐丹的思路和鄭建鋒有類似之處,他認(rèn)為根據(jù)傳感器監(jiān)測(cè)的植物生長(zhǎng)情況,可以不斷給植株調(diào)整“座位”,不同密度區(qū)給予不同光強(qiáng)度與光配方,實(shí)現(xiàn)空間與光能的最大化利用。

降低空調(diào)能耗,是鮑華本次比賽關(guān)注重點(diǎn),他希望優(yōu)化光源配備、加大光學(xué)新材料的應(yīng)用,同時(shí)讓工廠內(nèi)部實(shí)現(xiàn)水、營(yíng)養(yǎng)液的循環(huán)利用,提高能源利用效率。“產(chǎn)量提高40%以上,能耗降低25%以上?!?/p>

此前,該團(tuán)隊(duì)探索清潔能源的利用,成功進(jìn)行水面上零耗能,光伏新能源發(fā)電種植蔬菜實(shí)驗(yàn)。這也讓外界看到,“萬(wàn)物生長(zhǎng)可以離開(kāi)太陽(yáng)”——光伏、風(fēng)能、水力等取之不盡的能源,也可以為植物工廠提供能量。

04 落地普及,端上消費(fèi)者餐桌已有可能?

具體到能耗可以降低到什么程度,還需在90天后揭曉答案。但這些探索至少可以證明:植物工廠成本難題,看上去并非無(wú)解之題。

理想結(jié)果是,一旦能源消耗被驗(yàn)證可以通過(guò)優(yōu)化、替代方式降低到一定水平,且高效、高產(chǎn),那么設(shè)施上的一次性較大投入,就并不太重要。加上人工智能無(wú)人化管理,植物工廠經(jīng)濟(jì)性也就會(huì)凸顯出來(lái)。

中國(guó)蔬菜需求市場(chǎng)巨大。商業(yè)角度來(lái)看,蔬菜植物工廠種植價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水稻、小麥等主糧,且種植難度、要求更低。比如生菜,市場(chǎng)平均價(jià)格在每斤近4元,超過(guò)小麥平均1.5元的價(jià)格。

在我國(guó),生菜是一個(gè)巨大產(chǎn)業(yè),因?yàn)榇嗄矍逅目诟?,以及所代表的健康餐飲理念,走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。據(jù)FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2020年,我國(guó)生菜和菊苣類蔬菜播種面積達(dá)606.43千公頃,在全球所占的比重為49.45%。但大部分都是傳統(tǒng)農(nóng)耕、溫室大棚方式種植出來(lái),耗時(shí)久且產(chǎn)量不高,“生吃”的安全性、潔凈度上也比不上植物工廠。

因此,一旦植物工廠的生菜種植應(yīng)用普及得到驗(yàn)證,那么無(wú)疑會(huì)加快中國(guó)消費(fèi)者對(duì)植物工廠種植的認(rèn)知——像生菜這樣的蔬菜,會(huì)很容易走進(jìn)菜市場(chǎng),端上普通消費(fèi)者的餐桌。

而鑒于植物工廠巨大潛在優(yōu)勢(shì),生菜種植對(duì)探索智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用普及和商業(yè)模式,更是具有可持續(xù)發(fā)展意義。

“如果我們北京基地能夠盈利,那么就可以拷貝到全國(guó)任何一個(gè)地方。”這是徐丹的“野心”。此前,智能新技術(shù)的應(yīng)用,使他基地里作物幾乎擺脫農(nóng)藥使用,單位面積耗水量不足傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的1/10、產(chǎn)量卻是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)10倍以上。

在徐丹計(jì)劃里,本次比賽中訓(xùn)練的AI,還可以為后續(xù)更大規(guī)模高端植物工廠服務(wù)。比如,將自己經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為邏輯與數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)出算法模型,就可以在更多農(nóng)業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用。

AI種植能力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已有諸多應(yīng)用。在小湯山國(guó)家農(nóng)業(yè)科技示范園,鄭建鋒團(tuán)隊(duì)此前的科研成果,包括草莓營(yíng)養(yǎng)液配方動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)等得到了推廣。在遼寧丹東東港,一家草莓合作社在引進(jìn)智多莓公司AI技術(shù)后,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)人管理7-8個(gè)大棚同時(shí)產(chǎn)量翻倍的效果。

這種落地應(yīng)用案例,對(duì)解決未來(lái)人類發(fā)展諸多問(wèn)題至關(guān)重要——比如,成為解決大城市糧食供應(yīng)、人口、資源、環(huán)境問(wèn)題的重要途徑。

全球一些城市已加快探索步伐,在四面環(huán)海的新加坡,把垂直種植模式應(yīng)用到城市農(nóng)業(yè)中后,成為綠地覆蓋面積為50%的“花園城市”。

這也是鄭建鋒們的目標(biāo)所在:助推基于植物工廠技術(shù)的鮮食蔬菜規(guī)?;咝a(chǎn),為北京、上海等大型都市的菜籃子工程提供解決方案。

另外,在極地、荒漠、戈壁、海島、水面、太空等極端環(huán)境,也已成功驗(yàn)證,科技帶來(lái)的種植革命,是食物自給、蔬菜自由的重要手段。

南極中國(guó)科考隊(duì)實(shí)現(xiàn)了蔬菜自由

一個(gè)例子是,在冰雪覆蓋的南極長(zhǎng)城站,各種綠色蔬菜、黃瓜、西紅柿、辣椒等正在全透光溫室里肆意成長(zhǎng),年產(chǎn)量達(dá)900斤,完全滿足科考隊(duì)日常所需。

2月13日,今年中央一號(hào)文件發(fā)布,這是21世紀(jì)以來(lái),中央連續(xù)出臺(tái)的第20個(gè)指導(dǎo)“三農(nóng)”工作的一號(hào)文件,建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)成為重中之重。

這意味著,無(wú)論是科技與農(nóng)業(yè)的智慧融合,還是更多人才跨界變身“新農(nóng)人”,都才剛剛開(kāi)始。

在“生菜快長(zhǎng)”隊(duì),隊(duì)員林童本科到留學(xué)博士都是計(jì)算機(jī)科學(xué),但在劉寧晶博士影響下——后者是徐丹第二屆參賽隊(duì)員,此前放棄綠卡回國(guó)加入拜耳從事數(shù)字農(nóng)業(yè)項(xiàng)目,才踏入了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。如今,林童是拜耳作物科學(xué)亞太區(qū)數(shù)農(nóng)孵化器的數(shù)據(jù)科學(xué)家,試圖將算法與農(nóng)業(yè)更好結(jié)合。

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這批最會(huì)種菜的年輕人:要把植物工廠端上餐桌

一大群博士生、90后年輕人正積極投入“種菜”事業(yè),讓外界看到,農(nóng)業(yè)未來(lái)圖景加速走進(jìn)大眾生活,“不再靠天吃飯”的可能。

文|極點(diǎn)商業(yè)評(píng)論 劉珊珊

編輯|楊 銘

一個(gè)研究微納米尺度熱量輸送和能量轉(zhuǎn)換,并獲得多種榮譽(yù)的純工科博士,為何突然去種菜了?

最近,來(lái)自上海交通大學(xué)的博導(dǎo)鮑華搖身一變,成為現(xiàn)代農(nóng)民,在上海崇明光明母港集裝箱里,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)未來(lái)90天內(nèi)完成全新生菜品種——“翠恬”的種植,與其他三支同樣博士云集的隊(duì)伍,進(jìn)行一場(chǎng)品質(zhì)好、產(chǎn)量高、算法優(yōu)且功耗低的“終極對(duì)決”。

封閉環(huán)境里種蔬菜,完全沒(méi)有土壤、光照、水分等自然環(huán)境可以依賴,鮑華們需要利用技術(shù)手段進(jìn)行一系列智能溫控和光源調(diào)節(jié)、精細(xì)營(yíng)養(yǎng)液配比,甚至進(jìn)行AI模型訓(xùn)練,才可能讓生菜“茁壯成長(zhǎng)”。

這并非一次簡(jiǎn)單的高校種植試驗(yàn),而是需要考慮大規(guī)模落地普及的可能性,“如何用最低成本,種出更多、更好吃的菜?!?/p>

隨著城市人口激增,食物保障成為國(guó)際問(wèn)題,諸多國(guó)家開(kāi)始研究垂直農(nóng)業(yè)探索。1999年,美國(guó)哥倫比亞大學(xué)教授迪克遜·德斯帕米爾就提出設(shè)想,利用垂直農(nóng)業(yè)技術(shù),一幢30層摩天大樓可以養(yǎng)活5萬(wàn)紐約居民。

這個(gè)構(gòu)想目前仍屬于“天方夜譚”,但并不妨礙“垂直農(nóng)業(yè)”概念在歐美走紅。與之相比,中國(guó)則方興未艾,更多是在實(shí)驗(yàn)室、遠(yuǎn)洋船隊(duì)、極地科考站、太空進(jìn)行探索,廣袤大地仍然是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)方式為主。

這種情況現(xiàn)在已有明顯改變。最近幾年,一大群博士生、90后年輕人正積極投入“種菜”事業(yè),也讓外界看到,農(nóng)業(yè)未來(lái)圖景加速走進(jìn)大眾生活,“不再靠天吃飯”的可能。

01 博士、90后為何都來(lái)種菜

“日出而作,日入而息。鑿井而飲,耕田而食。”先秦?zé)o名氏的《擊壤歌》,道盡中國(guó)幾千年農(nóng)耕文明本質(zhì):所有食物都是依賴陽(yáng)光、土壤生產(chǎn)出來(lái)。

萬(wàn)物土中生,有土斯有糧。真正深入農(nóng)村,人們才會(huì)發(fā)現(xiàn)農(nóng)民依然在“靠天吃飯”,甚至難以保障基本收入?!疤与x農(nóng)村”,一度成為熱門(mén)話題。

“一定要好好學(xué)習(xí),以后不再務(wù)農(nóng)。”1992年,鄭建鋒在河南周口出生后,從小就被父母耳提面命囑托。

作為豫東大地“糧倉(cāng)”,距今約8000多年的“華夏第一石磨盤(pán)”就出土于此,成為周口農(nóng)耕文化發(fā)祥地的實(shí)物見(jiàn)證。但直到如今,仍然是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)或大棚溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)。

周口是中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平不足、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率低下的縮影。同時(shí),新型糧食供給是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨的重要問(wèn)題之一。

廢棄碼頭、摩天大樓、集裝箱等可以改裝的“植物工廠”,成為探索方向之一:密閉可控環(huán)境下,不受外界氣候條件影響,植物可以一年365天無(wú)休生長(zhǎng)。加上多層栽培差異,產(chǎn)量是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)幾十倍甚至上百倍,有望讓國(guó)人徹底擺脫數(shù)千年來(lái)靠天吃飯局限。

這是一個(gè)用高科技打造的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng),包含多個(gè)核心要素:第一,采用人工光源與營(yíng)養(yǎng)液栽培技術(shù);第二,多層栽培,生產(chǎn)環(huán)境和條件都由技術(shù)精確控制。

技術(shù)含量決定,需要更多高科技、高學(xué)歷人才來(lái)“種菜”——93名青年初賽選手中,博士有39人,四支決賽入圍隊(duì)伍“含博率”高達(dá)58.3%,最年輕的不到24歲,涵蓋農(nóng)學(xué)、機(jī)械與動(dòng)力、能源、AI算法等不同綜合學(xué)科,都搖身一變成為“新農(nóng)人”。

這些高學(xué)歷人才,幾乎都是因?yàn)榍閼?、熱?ài),甚至是信仰投身農(nóng)業(yè),進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)年甚至上十年的研究。并且希望自己的專長(zhǎng)、經(jīng)驗(yàn),有機(jī)會(huì)改變家鄉(xiāng)和中國(guó)農(nóng)業(yè)。

“這種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式,可能是改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方法之一。”鄭建鋒說(shuō)。他帶領(lǐng)的賽博農(nóng)人(CyberFarm)團(tuán)隊(duì),是闖入決賽隊(duì)伍中唯一全員90后團(tuán)隊(duì),其中5人是博士后或博士。

賽博農(nóng)人團(tuán)隊(duì)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)這條路上,鄭建鋒已經(jīng)走了十年。2011年高考時(shí),鄭建鋒如父母所愿走出周口,考上北京大學(xué)——他選擇中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)建專業(yè),完成本碩博連讀。2021年他以博士身份,進(jìn)入農(nóng)大設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廢寢忘食研究設(shè)施農(nóng)業(yè),以及智能溫室和植物工廠的應(yīng)用落地。

在“賽博農(nóng)人”團(tuán)隊(duì),想要改變家鄉(xiāng)命運(yùn)的還有90后女孩楊瑞梅。她來(lái)自云南大理,對(duì)“靠天吃飯”有著直觀體會(huì)。本碩研究農(nóng)業(yè)工程,博士研究植物工廠,在比賽中負(fù)責(zé)水培生菜生理信息監(jiān)測(cè)——她希望,能研發(fā)一些簡(jiǎn)單、便宜的設(shè)備,代替農(nóng)民栽培、施肥或收割。

這是所有團(tuán)隊(duì)“種菜”的共同想法?!跋M蚱茖W(xué)科壁壘,用農(nóng)-工多學(xué)科交叉融合去解答農(nóng)學(xué)難題。”作為上海交大“生生不息”隊(duì)長(zhǎng),鮑華說(shuō)。

鮑華希望將自己的專長(zhǎng)——能源研究,用于“翠恬”種植。他曾和上海交大農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院合作,為海島等偏遠(yuǎn)無(wú)淡水地區(qū)的蔬菜供應(yīng),提供無(wú)土、無(wú)淡水、無(wú)電源條件下成功種菜的解決方案。

上海交大“生生不息”團(tuán)隊(duì)

“我們會(huì)把南極種植新鮮蔬菜的經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用到集裝箱垂直農(nóng)場(chǎng)?!薄吧虾^r(nóng)科院”隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)何立中博士說(shuō)。2014年從南京農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜學(xué)專業(yè)后,他一直在國(guó)家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心崇明基地,從事植物工廠栽培技術(shù)研究。

2014、2015年南極長(zhǎng)城站、中山站相繼建成溫室,嘗試種植新鮮蔬菜時(shí),何立中等人負(fù)責(zé)為科考隊(duì)員在仿真南極條件下提供培訓(xùn),教他們?nèi)绾卧跇O地“種菜”。

“我們想讓社會(huì)看到,一種能夠把生產(chǎn)效率提到很高水平的生產(chǎn)模式?!边@是“生菜快長(zhǎng)”隊(duì)(lettus grow)隊(duì)長(zhǎng)徐丹的初衷,他是設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域小有名氣的極星農(nóng)業(yè)創(chuàng)始人,曾為北京冬奧會(huì)供應(yīng)生菜。

在徐丹看來(lái),植物工廠是設(shè)施農(nóng)業(yè)最高級(jí)發(fā)展階段,也是衡量一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)高科技水平重要標(biāo)志之一。盡管這種模式是否符合中國(guó)農(nóng)業(yè),是大面積推廣還是小面積種植,都沒(méi)有確定——但至少,可以證明中國(guó)有更多90后博士,能通過(guò)公平競(jìng)賽,打開(kāi)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)想象大門(mén)。

02 高效生長(zhǎng),AI控制來(lái)解決?

進(jìn)入2月,立春已過(guò),大地回暖,上海崇明花博園迎來(lái)一年最美賞花季。

在光明母港垂直農(nóng)業(yè)研究中心,四支團(tuán)隊(duì)競(jìng)逐的集裝箱一字排開(kāi),內(nèi)部一側(cè)是環(huán)控系統(tǒng),一側(cè)是栽培口,每一層都被分割成一個(gè)個(gè)小格子,翠綠生菜沐浴著LED人造燈,喝著人工配備的營(yíng)養(yǎng)液。

沒(méi)有土壤與日照條件下,植物工廠主要圍繞光源創(chuàng)新、栽培技術(shù)、智能化控制三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行突破。

光源上,目前國(guó)內(nèi)外通常采用LED燈進(jìn)行創(chuàng)新,它可以組合成植物需要的光譜。栽培技術(shù)上,NFT、DFT技術(shù)為基礎(chǔ)的多種立體多層無(wú)土栽培技術(shù)裝備,適合蔬菜、根莖類植物生產(chǎn)。

最大難題是智能化控制——從生長(zhǎng)模型、種植決策到生長(zhǎng)狀態(tài),進(jìn)行高效環(huán)保的生產(chǎn)要素控制。例如,養(yǎng)分、光照的智能控制,不僅具有時(shí)間、空間要求,還需要和其他多種環(huán)境要素耦合統(tǒng)籌控制——比如溫度、濕度、二氧化碳、潔凈度等,任何一個(gè)細(xì)節(jié)有所失誤,都會(huì)最終影響蔬菜生長(zhǎng)速度、產(chǎn)量和品質(zhì)。

徐丹對(duì)此有著深刻教訓(xùn)。有一年在北京溫室育苗時(shí),在嫁接苗“傷口愈合”關(guān)鍵時(shí)期,由于沒(méi)控制好溫度和濕度,三分之一的苗沒(méi)嫁接成功,枯死在溫室里。

加上“翠恬”是全新品種,四支團(tuán)隊(duì)此前并未掌握其作物生態(tài)特征,以往經(jīng)驗(yàn)和策略都需要改動(dòng),稍有不慎,滿盤(pán)皆輸。

容錯(cuò)率如此低,唯有通過(guò)人工智能的海量數(shù)據(jù),才能找到最佳生態(tài)模型——這是一條可以用線性函數(shù)來(lái)表達(dá)的過(guò)程,時(shí)間、重量是其重要坐標(biāo),以此描繪出完全不同于土壤生長(zhǎng)的曲線模型。

這正是四支隊(duì)伍之間能力最大比拼。90天競(jìng)賽內(nèi),每一茬生菜的光、溫、氣、水、肥五大元素的參數(shù)監(jiān)測(cè),以及生長(zhǎng)狀況、生長(zhǎng)環(huán)境的精細(xì)調(diào)控,都是通過(guò)AI提供,人工調(diào)配而成。

其實(shí),這解釋了植物工廠為何是現(xiàn)如今工業(yè)、農(nóng)業(yè)最高形態(tài)結(jié)合的原因:一方面,除了AI,大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)字技術(shù)、合成生物等先進(jìn)技術(shù)都有應(yīng)用;另一方面,需要更專業(yè)的多學(xué)科人才,調(diào)整五大元素配比、生長(zhǎng)方案甚至生長(zhǎng)模型,指導(dǎo)最終生產(chǎn)。

整體來(lái)看,AI、算法如何與農(nóng)業(yè)智慧化融合上,經(jīng)過(guò)三屆探索,已是一個(gè)認(rèn)知逐漸全面、技術(shù)創(chuàng)新側(cè)重點(diǎn)各有不同的過(guò)程。

例如,鄭建鋒團(tuán)隊(duì)此前積累了大量LED光照調(diào)控等技術(shù)專利,他們將通過(guò)AI,針對(duì)“翠恬”生物特征,找到專屬于它們的“光配方”——即光譜組合與配比,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)提供光信號(hào)和光合能量,提高生產(chǎn)效率。

上海農(nóng)科院團(tuán)隊(duì)

何立中團(tuán)隊(duì)則結(jié)合AI輔助驗(yàn)證、預(yù)警應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)栽培環(huán)境的精準(zhǔn)控制和資源高效利用;徐丹計(jì)劃在有限空間內(nèi)種更多植物,試圖驗(yàn)證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,有多少?zèng)Q策可以被AI代替。

“農(nóng)業(yè)AI相當(dāng)于自動(dòng)駕駛AI,輔助人們避開(kāi)危險(xiǎn)、及時(shí)提醒糾錯(cuò)?!毙斓ふf(shuō)。但是,這并不意味著將方向盤(pán)交給AI,更不意味著可以代替農(nóng)業(yè)專家,而是一個(gè)高效生長(zhǎng)、影響生產(chǎn)成本變動(dòng)的協(xié)同過(guò)程?!盁o(wú)論如何,核心仍然是人。”

03 困于成本,走出實(shí)驗(yàn)室的巨大挑戰(zhàn)

1957年,世界上第一家植物工廠誕生在丹麥。1974年日本等國(guó)也逐步發(fā)展起來(lái),東芝、富士通、松下、夏普等日本科技巨頭扎堆建設(shè)。如今在國(guó)內(nèi),植物工廠也并不新鮮——目前我國(guó)植物工廠總數(shù)已經(jīng)超過(guò)250座,成為數(shù)量?jī)H次于日本的植物工廠大國(guó)。

但坦率地說(shuō),目前可以稱為落地普及成功案例的植物工廠,國(guó)內(nèi)難尋更多案例。

原因在于,植物工廠最難的不是技術(shù)瓶頸,而是建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本居高不下——這幾乎是所有參賽選手對(duì)植物工廠的直接認(rèn)識(shí)。

建設(shè)成本上,集裝箱這樣的植物工廠,在全封閉環(huán)境下進(jìn)行生產(chǎn),需要投入包括外維護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、人工光源裝置、多層栽培架、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)與控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)在內(nèi)的系列昂貴工程與裝備。

最大問(wèn)題是可怕的后續(xù)運(yùn)營(yíng)成本,這主要是每天24小時(shí)不間斷的人工照明、氣候控制能源消耗帶來(lái)。美國(guó)堪薩斯州土地研究所此前認(rèn)為,倘若利用垂直農(nóng)業(yè)取代美國(guó)全年小麥生產(chǎn),僅照明用電需求,就是美國(guó)所有電站1年生產(chǎn)總電量的8倍。

鮑華團(tuán)隊(duì)提供的數(shù)據(jù),也證實(shí)了這點(diǎn):當(dāng)前植物工廠所面臨的最大挑戰(zhàn)來(lái)自能源消耗,其中電力消耗占比52%、勞動(dòng)力消耗占18%。另外,各種材料費(fèi)、工人勞務(wù)費(fèi)、物資運(yùn)輸費(fèi)、人員管理費(fèi)等也不可小覷。

這導(dǎo)致商業(yè)上的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)是,價(jià)格成為植物工廠蔬菜端上普通人餐桌最大阻礙。普通生菜每千克成本不超過(guò)8元,而植物工廠每千克生菜需要消耗10度電——這還是當(dāng)前行業(yè)較高水平,產(chǎn)品成本高達(dá)20多元。

價(jià)格昂貴消費(fèi)者鮮有問(wèn)津,又會(huì)拖累企業(yè)盈利。日本是全球LED照明、植物工廠發(fā)展最快國(guó)家,但根據(jù)《福布斯》報(bào)道,日本植物工廠有大約70%無(wú)法實(shí)現(xiàn)盈利,甚至有人認(rèn)為,這一數(shù)字應(yīng)該接近90%。

在美國(guó),被高昂能耗成本拖垮的垂直農(nóng)場(chǎng)企業(yè),不在少數(shù)。成立于2010年的Farmedhere,曾是北美最大的室內(nèi)垂直農(nóng)場(chǎng),但深受LED燈照明成本的困擾而宣告停業(yè)。

因此,所有植物工廠想要走出實(shí)驗(yàn)室,都需要以降低能耗為導(dǎo)向,以最低能耗獲得最大產(chǎn)出。甚至,這可以搶先掌握未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)核心。

如何降低能源消耗上,四支隊(duì)伍有著相同之處,可以簡(jiǎn)單理解為通過(guò)人工智能技術(shù)和控制策略,優(yōu)化燈源、光譜、環(huán)境設(shè)計(jì)等的能耗利用。

節(jié)約用電、提高光電轉(zhuǎn)換效率是鄭建鋒團(tuán)隊(duì)思路。基于以往“AI種植草莓”經(jīng)驗(yàn)和試種的反饋,鄭建鋒團(tuán)隊(duì)提出動(dòng)態(tài)提供光信號(hào)和光合能量,為植物定制光配方。

這可以簡(jiǎn)單理解為,不同作物需要不同的光周期,尋找到植物最佳光合生長(zhǎng)平衡點(diǎn)后,動(dòng)態(tài)提供光源能耗,就可以找到生菜用電能耗最優(yōu)模式。

徐丹的思路和鄭建鋒有類似之處,他認(rèn)為根據(jù)傳感器監(jiān)測(cè)的植物生長(zhǎng)情況,可以不斷給植株調(diào)整“座位”,不同密度區(qū)給予不同光強(qiáng)度與光配方,實(shí)現(xiàn)空間與光能的最大化利用。

降低空調(diào)能耗,是鮑華本次比賽關(guān)注重點(diǎn),他希望優(yōu)化光源配備、加大光學(xué)新材料的應(yīng)用,同時(shí)讓工廠內(nèi)部實(shí)現(xiàn)水、營(yíng)養(yǎng)液的循環(huán)利用,提高能源利用效率?!爱a(chǎn)量提高40%以上,能耗降低25%以上?!?/p>

此前,該團(tuán)隊(duì)探索清潔能源的利用,成功進(jìn)行水面上零耗能,光伏新能源發(fā)電種植蔬菜實(shí)驗(yàn)。這也讓外界看到,“萬(wàn)物生長(zhǎng)可以離開(kāi)太陽(yáng)”——光伏、風(fēng)能、水力等取之不盡的能源,也可以為植物工廠提供能量。

04 落地普及,端上消費(fèi)者餐桌已有可能?

具體到能耗可以降低到什么程度,還需在90天后揭曉答案。但這些探索至少可以證明:植物工廠成本難題,看上去并非無(wú)解之題。

理想結(jié)果是,一旦能源消耗被驗(yàn)證可以通過(guò)優(yōu)化、替代方式降低到一定水平,且高效、高產(chǎn),那么設(shè)施上的一次性較大投入,就并不太重要。加上人工智能無(wú)人化管理,植物工廠經(jīng)濟(jì)性也就會(huì)凸顯出來(lái)。

中國(guó)蔬菜需求市場(chǎng)巨大。商業(yè)角度來(lái)看,蔬菜植物工廠種植價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水稻、小麥等主糧,且種植難度、要求更低。比如生菜,市場(chǎng)平均價(jià)格在每斤近4元,超過(guò)小麥平均1.5元的價(jià)格。

在我國(guó),生菜是一個(gè)巨大產(chǎn)業(yè),因?yàn)榇嗄矍逅目诟校约八淼慕】挡惋嬂砟睿哌M(jìn)了千家萬(wàn)戶。據(jù)FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2020年,我國(guó)生菜和菊苣類蔬菜播種面積達(dá)606.43千公頃,在全球所占的比重為49.45%。但大部分都是傳統(tǒng)農(nóng)耕、溫室大棚方式種植出來(lái),耗時(shí)久且產(chǎn)量不高,“生吃”的安全性、潔凈度上也比不上植物工廠。

因此,一旦植物工廠的生菜種植應(yīng)用普及得到驗(yàn)證,那么無(wú)疑會(huì)加快中國(guó)消費(fèi)者對(duì)植物工廠種植的認(rèn)知——像生菜這樣的蔬菜,會(huì)很容易走進(jìn)菜市場(chǎng),端上普通消費(fèi)者的餐桌。

而鑒于植物工廠巨大潛在優(yōu)勢(shì),生菜種植對(duì)探索智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用普及和商業(yè)模式,更是具有可持續(xù)發(fā)展意義。

“如果我們北京基地能夠盈利,那么就可以拷貝到全國(guó)任何一個(gè)地方。”這是徐丹的“野心”。此前,智能新技術(shù)的應(yīng)用,使他基地里作物幾乎擺脫農(nóng)藥使用,單位面積耗水量不足傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的1/10、產(chǎn)量卻是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)10倍以上。

在徐丹計(jì)劃里,本次比賽中訓(xùn)練的AI,還可以為后續(xù)更大規(guī)模高端植物工廠服務(wù)。比如,將自己經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為邏輯與數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)出算法模型,就可以在更多農(nóng)業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用。

AI種植能力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已有諸多應(yīng)用。在小湯山國(guó)家農(nóng)業(yè)科技示范園,鄭建鋒團(tuán)隊(duì)此前的科研成果,包括草莓營(yíng)養(yǎng)液配方動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)等得到了推廣。在遼寧丹東東港,一家草莓合作社在引進(jìn)智多莓公司AI技術(shù)后,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)人管理7-8個(gè)大棚同時(shí)產(chǎn)量翻倍的效果。

這種落地應(yīng)用案例,對(duì)解決未來(lái)人類發(fā)展諸多問(wèn)題至關(guān)重要——比如,成為解決大城市糧食供應(yīng)、人口、資源、環(huán)境問(wèn)題的重要途徑。

全球一些城市已加快探索步伐,在四面環(huán)海的新加坡,把垂直種植模式應(yīng)用到城市農(nóng)業(yè)中后,成為綠地覆蓋面積為50%的“花園城市”。

這也是鄭建鋒們的目標(biāo)所在:助推基于植物工廠技術(shù)的鮮食蔬菜規(guī)?;咝a(chǎn),為北京、上海等大型都市的菜籃子工程提供解決方案。

另外,在極地、荒漠、戈壁、海島、水面、太空等極端環(huán)境,也已成功驗(yàn)證,科技帶來(lái)的種植革命,是食物自給、蔬菜自由的重要手段。

南極中國(guó)科考隊(duì)實(shí)現(xiàn)了蔬菜自由

一個(gè)例子是,在冰雪覆蓋的南極長(zhǎng)城站,各種綠色蔬菜、黃瓜、西紅柿、辣椒等正在全透光溫室里肆意成長(zhǎng),年產(chǎn)量達(dá)900斤,完全滿足科考隊(duì)日常所需。

2月13日,今年中央一號(hào)文件發(fā)布,這是21世紀(jì)以來(lái),中央連續(xù)出臺(tái)的第20個(gè)指導(dǎo)“三農(nóng)”工作的一號(hào)文件,建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)成為重中之重。

這意味著,無(wú)論是科技與農(nóng)業(yè)的智慧融合,還是更多人才跨界變身“新農(nóng)人”,都才剛剛開(kāi)始。

在“生菜快長(zhǎng)”隊(duì),隊(duì)員林童本科到留學(xué)博士都是計(jì)算機(jī)科學(xué),但在劉寧晶博士影響下——后者是徐丹第二屆參賽隊(duì)員,此前放棄綠卡回國(guó)加入拜耳從事數(shù)字農(nóng)業(yè)項(xiàng)目,才踏入了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。如今,林童是拜耳作物科學(xué)亞太區(qū)數(shù)農(nóng)孵化器的數(shù)據(jù)科學(xué)家,試圖將算法與農(nóng)業(yè)更好結(jié)合。

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