春寒料峭的崇明島連續(xù)幾天不見(jiàn)太陽(yáng)，一場(chǎng)接一場(chǎng)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(duì)比的是，光明母港基地上的“植物工廠”并沒(méi)有受到外界環(huán)境的影響，翠綠的生菜正在茁壯成長(zhǎng)。其對(duì)面四個(gè)泛著紫光的空置集裝箱，或?qū)⒃谖磥?lái)的90天內(nèi)創(chuàng)造出中國(guó)最前沿的垂直農(nóng)業(yè)技術(shù)。

一場(chǎng)“沒(méi)有日照與土壤”的種植大比拼正式拉開(kāi)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(lái)自京滬的4支團(tuán)隊(duì)同臺(tái)競(jìng)技。他們將在位于上海崇明的集裝箱種植賽場(chǎng)，利用LED照明、室內(nèi)環(huán)境控制技術(shù)、營(yíng)養(yǎng)模型、算法等遠(yuǎn)程控制作物生產(chǎn)所需的“溫、光、水、肥、氣”等要素，開(kāi)啟一場(chǎng)為期三個(gè)月的種植大比武。屆時(shí)誰(shuí)能以更低能耗種出更高產(chǎn)量、更好品質(zhì)的“水果生菜”，誰(shuí)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(jìn)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(guò)比賽可以建立垂直農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的模型，以平衡生產(chǎn)作物的單位成本，最終讓消費(fèi)者認(rèn)知、接受。同時(shí)，通過(guò)各個(gè)學(xué)科對(duì)農(nóng)業(yè)的加持，可以提升農(nóng)業(yè)在整個(gè)社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)力。

值得關(guān)注的是，2023年中央一號(hào)文件提出推動(dòng)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加快前沿技術(shù)突破；堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，支持農(nóng)業(yè)領(lǐng)域國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、制造業(yè)創(chuàng)新中心等平臺(tái)建設(shè)。拼多多高級(jí)副總裁朱建翀認(rèn)為，作為中國(guó)最大的農(nóng)產(chǎn)品上行平臺(tái)，可以利用新模式、新技術(shù)推動(dòng)農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展，希望通過(guò)科技帶來(lái)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的革命性變化。

“植物工廠”種菜 考驗(yàn)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(huì)是一種怎樣的體驗(yàn)？這不是一個(gè)普通的實(shí)驗(yàn)，也不是一場(chǎng)平常的比賽，而是融合多個(gè)學(xué)科的前沿技術(shù)交流。讓人工智能賦能農(nóng)業(yè)，在沒(méi)有“陽(yáng)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(fù)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(shù)瓶頸才是根本。

據(jù)拼多多方面介紹，此次進(jìn)入決賽的共有4支團(tuán)隊(duì)，分別是上海農(nóng)科院團(tuán)隊(duì)、上海交大鮑華團(tuán)隊(duì)、CyberFarmer團(tuán)隊(duì)以及Lettus Grow團(tuán)隊(duì)。此次也是農(nóng)學(xué)家與工科博士的對(duì)陣，農(nóng)業(yè)學(xué)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(yàn)與人工智能結(jié)合，以獲取更佳的種植結(jié)果；而工科專家則將生菜種植作為應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)技術(shù)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)難題。

▲ 上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會(huì)副主任夏明林（左二）、上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長(zhǎng)趙志輝（左四）、光明食品集團(tuán)總經(jīng)濟(jì)師邵黎明（右一）、拼多多副總裁戴志輝（右三）為四支參賽團(tuán)隊(duì)頒發(fā)集裝箱鑰匙。

根據(jù)比賽規(guī)則，參賽隊(duì)伍需要在90天內(nèi)，在已改造好的20尺集裝箱植物工廠內(nèi)，完成三茬“翠恬”生菜的種植。他們可以利用LED照明、室內(nèi)環(huán)境控制技術(shù)、營(yíng)養(yǎng)模型、算法等遠(yuǎn)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(zhì)更好的生菜，設(shè)計(jì)產(chǎn)品最終形態(tài)，并驗(yàn)證商業(yè)化可行性。根據(jù)賽制，產(chǎn)量高、品質(zhì)好、算法優(yōu)且能耗低的團(tuán)隊(duì)將獲得最后的勝利。

大賽指導(dǎo)單位上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會(huì)副主任夏明林在當(dāng)天的開(kāi)賽儀式上表示，這四支團(tuán)隊(duì)，在工程、算法、栽培等方面都有著先進(jìn)技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)。兩支來(lái)自北京，兩支來(lái)自上海。京滬都是中國(guó)的科技高地，如何更好整合科技、人才、政策優(yōu)勢(shì)，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(jí)。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(diào)節(jié)，對(duì)人工決策的容錯(cuò)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(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，這既考核了選手收集信息數(shù)據(jù)的能力，也對(duì)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(shè)施農(nóng)業(yè)，集裝箱垂直農(nóng)場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境要素的全面掌控?？刻斐燥埡茈y，“沒(méi)天可靠”是另一種難。如何精準(zhǔn)調(diào)控集裝箱，這牽涉工學(xué)、農(nóng)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，考驗(yàn)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(chǎng)及內(nèi)部基礎(chǔ)配套設(shè)施?？斩梗鼣z

“以前可能我們認(rèn)為植物長(zhǎng)成什么樣子就是什么樣子，但是當(dāng)給我們?cè)谝粋€(gè)完全可控的環(huán)境，應(yīng)該去探尋真正支持其產(chǎn)量和品質(zhì)的更大潛力，對(duì)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)新命題，也是一個(gè)很好的挑戰(zhàn)?！薄吧丝扉L(zhǎng)”隊(duì)長(zhǎng)、極星農(nóng)業(yè)創(chuàng)始人徐丹表示，“未來(lái)，設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)是跨學(xué)科、跨領(lǐng)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(yàn)種植為主的現(xiàn)狀?！?。

光明食品集團(tuán)總經(jīng)濟(jì)師邵黎明表示，日新月異的科技為農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。各參賽隊(duì)伍通過(guò)探索垂直農(nóng)業(yè)行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵共性問(wèn)題的解決之道，推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。

加快創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化 改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式

農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化率偏低，一直困擾著業(yè)界。破解科技與經(jīng)濟(jì)“兩張皮”難題，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技自立自強(qiáng)的關(guān)鍵所在。

可喜的是，多多農(nóng)研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)邁出了一小步——第一屆的優(yōu)勝隊(duì)智多莓隊(duì)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(wù)。一季結(jié)束，農(nóng)民發(fā)現(xiàn)2畝草莓地能比去年多賺了三四萬(wàn)元，而且還節(jié)省了將近4000元的肥料成本。

此次參賽隊(duì)之一的上海農(nóng)科院團(tuán)隊(duì)，曾為我國(guó)南極科考隊(duì)員提供極端環(huán)境的蔬菜種植培訓(xùn)，不僅教他們?nèi)绾卧跇O地“種蔬菜”，并且如果南極溫室遇到種植難題，科考隊(duì)員只要將采集到的圖像及電腦數(shù)據(jù)傳回崇明溫室內(nèi)，上海農(nóng)科院的研究人員便會(huì)提供指導(dǎo)和診斷分析，幫助科考人員在冰天雪地實(shí)現(xiàn)“蔬菜自由”。

上海農(nóng)科院隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)何立中表示，植物工廠是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，而植物生長(zhǎng)和發(fā)育也是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)植物工廠內(nèi)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(diǎn)。希望通過(guò)本次賽事，為集裝箱垂直農(nóng)場(chǎng)的優(yōu)質(zhì)、高效、智慧生產(chǎn)提供解決方案。

LettUs Grow是四支晉級(jí)團(tuán)隊(duì)中唯一一支“企業(yè)隊(duì)”。作為新一代的農(nóng)業(yè)從業(yè)者，徐丹認(rèn)為，現(xiàn)階段，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)水平參差不齊，整體處于較低科技水平，但同時(shí)，從業(yè)人口的結(jié)構(gòu)變化、以及消費(fèi)者對(duì)食物需求的改變都給我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。

“我們希望運(yùn)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(lái)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(shí)現(xiàn)一個(gè)跨地域、跨區(qū)域、跨時(shí)間的周年生產(chǎn)供應(yīng)。此外，還要更加準(zhǔn)確地把握作物需求，建立相關(guān)的植物模型。根據(jù)植物的需要，通過(guò)一系列物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)植物高產(chǎn)的同時(shí)保證高品質(zhì)?！闭劶按舜螀①惸康?，徐丹如此說(shuō)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(jì)劃運(yùn)用團(tuán)隊(duì)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(zhì)量。

“科技的浪漫和魅力在于，你可以不僅僅只做一個(gè)圍觀者，更可以用它去做出一點(diǎn)點(diǎn)改變，讓大家生活在你參與定義的世界里?！逼炊喽喔呒?jí)副總裁朱建翀表示，多多農(nóng)研大賽要做的是邀請(qǐng)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(xiě)出自己的答案。

探索垂直農(nóng)業(yè)前沿技術(shù) 商業(yè)化指日可待

作為現(xiàn)代設(shè)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(guó)科學(xué)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(jìn)校園，可以讓學(xué)生們體驗(yàn)‘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(gè)學(xué)科內(nèi)容，具有示范效應(yīng)?！痹卩嵮雍？磥?lái)，植物工廠或?qū)⒊蔀橹袊?guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向，它打破了萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)的傳統(tǒng)觀念，而且避免了春夏秋冬四季更迭對(duì)植物的制約，可以實(shí)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(gè)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(lái)，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(guò)大賽的形式，不僅可以讓集裝箱種植工廠模式形成標(biāo)準(zhǔn)化模型，平衡生產(chǎn)作物的單位成本，具備一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，更重要的是能夠讓消費(fèi)者認(rèn)知、接受，并且通過(guò)各個(gè)學(xué)科交叉融合提升農(nóng)業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

不過(guò)，截至目前，國(guó)內(nèi)外的植物工廠大都處于起步階段，距離規(guī)?；逃蒙杏胁罹啵杀靖咂笕允切袠I(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(duì)技術(shù)實(shí)力和成本控制有了更高要求。

鄭延海指出，植物工廠的市場(chǎng)需要一個(gè)培育的過(guò)程，面臨的挑戰(zhàn)在于市場(chǎng)的接受度。如果消費(fèi)者了解并且認(rèn)可這個(gè)模式，那其產(chǎn)品自然會(huì)得到認(rèn)可。不過(guò)，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(diǎn)，在他看來(lái)，植物工廠另一大難點(diǎn)在于能耗，占比植物工廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本的40%至70%，如何降低能耗關(guān)系到產(chǎn)品推廣與消費(fèi)者利益的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

以常見(jiàn)的生菜為例，每生產(chǎn)1千克生菜需要消耗10度電，相當(dāng)于6元。結(jié)合產(chǎn)量分析計(jì)算，每千克生菜的生產(chǎn)成本或高達(dá)20多元，價(jià)格阻礙了這些品質(zhì)蔬菜進(jìn)入大眾餐桌。

未來(lái)，如何利用技術(shù)提高植物工廠農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，怎樣開(kāi)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(wèn)題。

鄭延海指出，隨著技術(shù)水平的提高，成本下降以及人們認(rèn)識(shí)的提升，再加上植物工廠面積越大，成本會(huì)逐漸降低。植物工廠將朝著讓普通大眾消費(fèi)得起的目標(biāo)去努力，但這也需要社會(huì)各界共同的努力，來(lái)實(shí)現(xiàn)推動(dòng)進(jìn)一步的發(fā)展。

王金華認(rèn)為，植物工廠的能耗絕對(duì)值在同樣的時(shí)間里是不變的，但是如果在同樣時(shí)間里產(chǎn)能更大，且不斷的提高機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)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(chǎng)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(yáng)臺(tái)種菜和自家種菜也可以成為其商業(yè)化落地的又一個(gè)場(chǎng)景。

不容忽視的是，2023年中央一號(hào)文件提出推動(dòng)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加快前沿技術(shù)突破；堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，支持農(nóng)業(yè)領(lǐng)域國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、制造業(yè)創(chuàng)新中心等平臺(tái)建設(shè)。此次“植物工廠”大賽，正是從垂直農(nóng)業(yè)的前沿技術(shù)探索出發(fā)，通過(guò)AI賦能農(nóng)業(yè)最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

在業(yè)內(nèi)看來(lái)，前端技術(shù)進(jìn)步的一小步，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一大步。這些基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新成果，將很快轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)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(guò)科技改變農(nóng)業(yè)，服務(wù)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，讓未來(lái)的農(nóng)業(yè)迸發(fā)出更多的可能性。