春寒料峭的崇明島連續(xù)幾天不見太陽，一場接一場的春雨讓本不溫暖的初春顯得格外寒冷。與冷清的天氣形成鮮明對比的是，光明母港基地上的“植物工廠”并沒有受到外界環(huán)境的影響，翠綠的生菜正在茁壯成長。其對面四個泛著紫光的空置集裝箱，或將在未來的90天內創(chuàng)造出中國最前沿的垂直農(nóng)業(yè)技術。
一場“沒有日照與土壤”的種植大比拼正式拉開帷幕。2月13日，光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽暨第三屆“多多農(nóng)研科技大賽”決賽正式打響。來自京滬的4支團隊同臺競技。他們將在位于上海崇明的集裝箱種植賽場，利用LED照明、室內環(huán)境控制技術、營養(yǎng)模型、算法等遠程控制作物生產(chǎn)所需的“溫、光、水、肥、氣”等要素，開啟一場為期三個月的種植大比武。屆時誰能以更低能耗種出更高產(chǎn)量、更好品質的“水果生菜”，誰就能贏得最終比賽。
▲ 本次決賽在上海崇明的光明母港垂直農(nóng)業(yè)研究中心進行。莫斯提｜攝
本次大賽主辦方之一、光明母港農(nóng)業(yè)事業(yè)部總監(jiān)王金華表示，通過比賽可以建立垂直農(nóng)業(yè)標準化的模型，以平衡生產(chǎn)作物的單位成本，最終讓消費者認知、接受。同時，通過各個學科對農(nóng)業(yè)的加持，可以提升農(nóng)業(yè)在整個社會的競爭力。
值得關注的是，2023年中央一號文件提出推動農(nóng)業(yè)關鍵核心技術攻關，加快前沿技術突破；堅持產(chǎn)業(yè)導向，支持農(nóng)業(yè)領域國家實驗室、全國重點實驗室、制造業(yè)創(chuàng)新中心等平臺建設。拼多多高級副總裁朱建翀認為，作為中國最大的農(nóng)產(chǎn)品上行平臺，可以利用新模式、新技術推動農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展，希望通過科技帶來農(nóng)業(yè)領域的革命性變化。
“植物工廠”種菜 考驗參賽選手“跨界”能力
在完全由人為控制的“植物工廠”——集裝箱里種生菜，會是一種怎樣的體驗？這不是一個普通的實驗，也不是一場平常的比賽，而是融合多個學科的前沿技術交流。讓人工智能賦能農(nóng)業(yè)，在沒有“陽光和土壤”的環(huán)境里種出蔬菜，成為今年“多多農(nóng)研科技大賽”決賽主題。
分出勝負并非最主要的目的，如何讓人工智能與頂尖農(nóng)人相互借鑒，打破立體種植技術瓶頸才是根本。
據(jù)拼多多方面介紹，此次進入決賽的共有4支團隊，分別是上海農(nóng)科院團隊、上海交大鮑華團隊、CyberFarmer團隊以及Lettus Grow團隊。此次也是農(nóng)學家與工科博士的對陣，農(nóng)業(yè)學者從作物栽培的需求與規(guī)律入手，將傳統(tǒng)的種植經(jīng)驗與人工智能結合，以獲取更佳的種植結果；而工科專家則將生菜種植作為應用場景，通過技術解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實難題。
▲ 上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會副主任夏明林（左二）、上海市農(nóng)業(yè)科學院副院長趙志輝（左四）、光明食品集團總經(jīng)濟師邵黎明（右一）、拼多多副總裁戴志輝（右三）為四支參賽團隊頒發(fā)集裝箱鑰匙。
根據(jù)比賽規(guī)則，參賽隊伍需要在90天內，在已改造好的20尺集裝箱植物工廠內，完成三茬“翠恬”生菜的種植。他們可以利用LED照明、室內環(huán)境控制技術、營養(yǎng)模型、算法等遠程控制作物生產(chǎn)所需的“溫、光、水、肥、氣”等要素，挑戰(zhàn)以更低的能耗種植出產(chǎn)量更高、品質更好的生菜，設計產(chǎn)品最終形態(tài)，并驗證商業(yè)化可行性。根據(jù)賽制，產(chǎn)量高、品質好、算法優(yōu)且能耗低的團隊將獲得最后的勝利。
大賽指導單位上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會副主任夏明林在當天的開賽儀式上表示，這四支團隊，在工程、算法、栽培等方面都有著先進技術和豐富經(jīng)驗。兩支來自北京，兩支來自上海。京滬都是中國的科技高地，如何更好整合科技、人才、政策優(yōu)勢，有效破解資源瓶頸是我們共同的重大命題。
值得一提的是，與前兩屆大賽的智能溫室種植相比，此次本賽難度有所升級。一方面，與溫室種植相比，集裝箱的種植環(huán)境主要依賴人工調節(jié)，對人工決策的容錯率更低，挑戰(zhàn)更大；另一方面，由于種植的是一種全新的生菜品種，參賽選手需要快速掌握作物的生長發(fā)育過程，這既考核了選手收集信息數(shù)據(jù)的能力，也對他們處理海量信息數(shù)據(jù)的能力提出了要求。
作為新型設施農(nóng)業(yè)，集裝箱垂直農(nóng)場可以實現(xiàn)對環(huán)境要素的全面掌控?？刻斐燥埡茈y，“沒天可靠”是另一種難。如何精準調控集裝箱，這牽涉工學、農(nóng)學等學科領域，考驗著參賽選手的“跨界”能力。
▲ 圖為此次比賽使用的集裝箱垂直農(nóng)場及內部基礎配套設施?？斩梗鼣z
“以前可能我們認為植物長成什么樣子就是什么樣子，但是當給我們在一個完全可控的環(huán)境，應該去探尋真正支持其產(chǎn)量和品質的更大潛力，對團隊來說是一個新命題，也是一個很好的挑戰(zhàn)?！薄吧丝扉L”隊長、極星農(nóng)業(yè)創(chuàng)始人徐丹表示，“未來，設施農(nóng)業(yè)應是跨學科、跨領域的綜合體，需要大量傳感器和大數(shù)據(jù)算法作為支撐，改變目前農(nóng)業(yè)以經(jīng)驗種植為主的現(xiàn)狀。”。
光明食品集團總經(jīng)濟師邵黎明表示，日新月異的科技為農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了前所未有的挑戰(zhàn)和機遇。各參賽隊伍通過探索垂直農(nóng)業(yè)行業(yè)發(fā)展關鍵共性問題的解決之道，推動智慧農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。
加快創(chuàng)新成果轉化 改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式
農(nóng)業(yè)科技成果轉化率偏低，一直困擾著業(yè)界。破解科技與經(jīng)濟“兩張皮”難題，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技自立自強的關鍵所在。
可喜的是，多多農(nóng)研團隊已經(jīng)邁出了一小步——第一屆的優(yōu)勝隊智多莓隊向昆明市滇池西岸的100余戶草莓種植戶提供AI種植支持服務。一季結束，農(nóng)民發(fā)現(xiàn)2畝草莓地能比去年多賺了三四萬元，而且還節(jié)省了將近4000元的肥料成本。
此次參賽隊之一的上海農(nóng)科院團隊，曾為我國南極科考隊員提供極端環(huán)境的蔬菜種植培訓，不僅教他們如何在極地“種蔬菜”，并且如果南極溫室遇到種植難題，科考隊員只要將采集到的圖像及電腦數(shù)據(jù)傳回崇明溫室內，上海農(nóng)科院的研究人員便會提供指導和診斷分析，幫助科考人員在冰天雪地實現(xiàn)“蔬菜自由”。
上海農(nóng)科院隊隊長何立中表示，植物工廠是一個復雜系統(tǒng)，而植物生長和發(fā)育也是一個復雜系統(tǒng)，如何實現(xiàn)植物工廠內植物的高效生產(chǎn)和資源的充分利用是行業(yè)研究的熱點。希望通過本次賽事，為集裝箱垂直農(nóng)場的優(yōu)質、高效、智慧生產(chǎn)提供解決方案。
LettUs Grow是四支晉級團隊中唯一一支“企業(yè)隊”。作為新一代的農(nóng)業(yè)從業(yè)者，徐丹認為，現(xiàn)階段，我國設施農(nóng)業(yè)水平參差不齊，整體處于較低科技水平，但同時，從業(yè)人口的結構變化、以及消費者對食物需求的改變都給我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。
“我們希望運用更少的土地、更少的自然資源和更少的人工，產(chǎn)出更多的蔬菜來保證菜籃子穩(wěn)定。更重要的是，克服一些不利的自然條件因素，以實現(xiàn)一個跨地域、跨區(qū)域、跨時間的周年生產(chǎn)供應。此外，還要更加準確地把握作物需求，建立相關的植物模型。根據(jù)植物的需要，通過一系列物聯(lián)網(wǎng)自動化的設備，實現(xiàn)植物高產(chǎn)的同時保證高品質?！闭劶按舜螀①惸康?，徐丹如此說道。
本次比賽中，除了賽事主辦方提供的常規(guī)傳感器之外，LettUs Grow計劃運用團隊成員最新的研究成果以及傳感器，從而提高生菜產(chǎn)量和質量。
“科技的浪漫和魅力在于，你可以不僅僅只做一個圍觀者，更可以用它去做出一點點改變，讓大家生活在你參與定義的世界里?！逼炊喽喔呒壐笨偛弥旖埍硎?，多多農(nóng)研大賽要做的是邀請全球最聰明的大腦，在“城市農(nóng)業(yè)如何用更少資源種出更多糧食”的命題上寫出自己的答案。
探索垂直農(nóng)業(yè)前沿技術 商業(yè)化指日可待
作為現(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)的一部分，集裝箱植物工廠已經(jīng)在逐漸被推廣。
據(jù)中國科學院植物研究所植物工廠研發(fā)中心研究員鄭延海介紹，“將‘植物工廠’引進校園，可以讓學生們體驗‘植物工廠’涉及的農(nóng)業(yè)、生物、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等多個學科內容，具有示范效應?！痹卩嵮雍？磥?，植物工廠或將成為中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向，它打破了萬物生長靠太陽的傳統(tǒng)觀念，而且避免了春夏秋冬四季更迭對植物的制約，可以實現(xiàn)作物的連續(xù)生產(chǎn)。不僅如此，植物工廠不打農(nóng)藥，可以直接食用，也是提高人民健康生活的一個重要途徑。
在光明母港農(nóng)業(yè)事業(yè)部總監(jiān)王金華看來，不管是集裝箱種植還是植物工廠，都是一種生產(chǎn)形態(tài)。而通過大賽的形式，不僅可以讓集裝箱種植工廠模式形成標準化模型，平衡生產(chǎn)作物的單位成本，具備一定的競爭優(yōu)勢，更重要的是能夠讓消費者認知、接受，并且通過各個學科交叉融合提升農(nóng)業(yè)在市場的競爭力。
不過，截至目前，國內外的植物工廠大都處于起步階段，距離規(guī)?；逃蒙杏胁罹?，成本高企仍是行業(yè)難題。在本屆農(nóng)研大賽上，選手們面臨的新挑戰(zhàn)就是“易推廣”，對技術實力和成本控制有了更高要求。
鄭延海指出，植物工廠的市場需要一個培育的過程，面臨的挑戰(zhàn)在于市場的接受度。如果消費者了解并且認可這個模式，那其產(chǎn)品自然會得到認可。不過，植物工廠產(chǎn)出的菜比普通蔬菜要貴一些，仍面臨高成本的困擾。
王金華也持相同的觀點，在他看來，植物工廠另一大難點在于能耗，占比植物工廠生產(chǎn)運營成本的40%至70%，如何降低能耗關系到產(chǎn)品推廣與消費者利益的現(xiàn)實問題。
以常見的生菜為例，每生產(chǎn)1千克生菜需要消耗10度電，相當于6元。結合產(chǎn)量分析計算，每千克生菜的生產(chǎn)成本或高達20多元，價格阻礙了這些品質蔬菜進入大眾餐桌。
未來，如何利用技術提高植物工廠農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭能力，怎樣開拓并推廣新的商業(yè)模式等都是從業(yè)者必須思考并給出答案的問題。
鄭延海指出，隨著技術水平的提高，成本下降以及人們認識的提升，再加上植物工廠面積越大，成本會逐漸降低。植物工廠將朝著讓普通大眾消費得起的目標去努力，但這也需要社會各界共同的努力，來實現(xiàn)推動進一步的發(fā)展。
王金華認為，植物工廠的能耗絕對值在同樣的時間里是不變的，但是如果在同樣時間里產(chǎn)能更大，且不斷的提高機械設備的轉化效率，可以降低單位生產(chǎn)成本，這種集裝箱的生產(chǎn)具有市場推廣的可行性。不僅如此，集裝箱生產(chǎn)已經(jīng)趨向小型化，陽臺種菜和自家種菜也可以成為其商業(yè)化落地的又一個場景。
不容忽視的是，2023年中央一號文件提出推動農(nóng)業(yè)關鍵核心技術攻關，加快前沿技術突破；堅持產(chǎn)業(yè)導向，支持農(nóng)業(yè)領域國家實驗室、全國重點實驗室、制造業(yè)創(chuàng)新中心等平臺建設。此次“植物工廠”大賽，正是從垂直農(nóng)業(yè)的前沿技術探索出發(fā)，通過AI賦能農(nóng)業(yè)最終實現(xiàn)商業(yè)化。
在業(yè)內看來，前端技術進步的一小步，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一大步。這些基于科學實驗的創(chuàng)新成果，將很快轉化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。這也是至今已舉辦三屆的“多多農(nóng)研科技大賽”一直在做的一件事，通過科技改變農(nóng)業(yè)，服務社會發(fā)展的同時，讓未來的農(nóng)業(yè)迸發(fā)出更多的可能性。
