一場“另類”的農(nóng)業(yè)比賽正在上海崇明進行著——沒有自然日照和廣闊肥沃的土地，密閉的20尺集裝箱是全新的種植“賽場”；沒有成天面朝黃土背朝天的農(nóng)民身影，一群90后、00后碩博生和他們研發(fā)設計的智能系統(tǒng)是這場比賽中的主角。在這里，作物的生長節(jié)奏踩著代碼的生成節(jié)拍，工學、農(nóng)學等多方學科交流、融合，合力探索智慧農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)路徑。

9月20日，2024光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽暨第四屆“多多農(nóng)研科技大賽”決賽于上海啟幕。在歷時6個月的招募集結(jié)、線上路演和專業(yè)答辯等一系列激烈角逐后，6支參賽隊伍脫穎而出，闖入決賽。

這6支隊伍同時集合了我國農(nóng)學研究的南北兩方、“學院派”和“產(chǎn)業(yè)派”以及新老兩代科技農(nóng)人等多個標簽，他們身上的多元性也為這場農(nóng)業(yè)巔峰對決帶來了諸多看點。

“今年比賽的難度系數(shù)和精彩程度都將比往屆高很多。”上?；ɑ軋@藝（集團）有限公司光明花博邨總經(jīng)理袁偉指出，“今年把集裝箱的改造設計納入比賽，給予選手更多創(chuàng)新空間。并且，大賽更加注重了產(chǎn)業(yè)化，比賽是一場科研挑戰(zhàn)賽，更是一場以科技農(nóng)業(yè)為主題的創(chuàng)業(yè)比賽。”

自2020年起，錨定農(nóng)業(yè)核心戰(zhàn)略的拼多多就持續(xù)致力于為新一代農(nóng)人們提供這一切磋交流的競技平臺、探索具有前瞻性的農(nóng)業(yè)發(fā)展新路徑，為農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入新質(zhì)生產(chǎn)力。拼多多高級副總裁、首席發(fā)展官朱政回顧整個辦賽歷程稱，“我們從云南的高原溫室，到上海的都市植物工廠；從草莓、番茄到生菜；從傳統(tǒng)種植到AI種植。每個改變，都意味著我們在探索未來農(nóng)業(yè)的道路上又朝前邁進了一步。”

“代碼種菜”，90后、00后“新農(nóng)人”的新嘗試

各支決賽隊伍的集裝箱中，一株株用于展示的“優(yōu)雅”生菜幼苗在人工光源的照射下，靜靜地在每一個種植單元內(nèi)生長著。“對于溫度、濕度、光照強度等影響農(nóng)作物生長的因素，我們都使用算法進行調(diào)控。”一位在綠葉先鋒隊中負責大模型構(gòu)建的成員表示，將多個作物生長的關(guān)鍵性能指標整合至算法模型中是本次比賽的一大挑戰(zhàn)。

關(guān)于AI技術(shù)的實際應用，他舉例，就在決賽啟幕前一天，種植倉內(nèi)出現(xiàn)突發(fā)狀況，一個燈管的溫度過高。問題出現(xiàn)后，團隊立即在算法中添加了一個高溫預警的機制，幫助實時調(diào)控燈光，優(yōu)化作物的生長環(huán)境。

“這次比賽重在AI技術(shù)給產(chǎn)業(yè)的賦能，探索AI在助力農(nóng)業(yè)發(fā)展上的應用潛力。”中國農(nóng)業(yè)大學教授、本次賽事評委之一賀冬仙指出，“去年比賽隊伍的實際產(chǎn)量比預期高出近30%，這就是技術(shù)創(chuàng)新在產(chǎn)業(yè)化推廣上的驅(qū)動。現(xiàn)階段AI能在農(nóng)業(yè)上發(fā)揮多大作用，我們還不得而知，但起碼我們在這次賽事中勇敢地探索著。”

事實上，用算法來種菜，對于綠葉先鋒隊中一位長期研究自動駕駛的成員來說也是頭一回。在這支由11位博士組成的團隊中，匯聚了AI、機械工程、園藝等領(lǐng)域的多學科專業(yè)人才，不少成員都是第一次參與農(nóng)業(yè)項目，“農(nóng)業(yè)也能和科技相結(jié)合，且未來發(fā)展的空間還很大。”

而賽博農(nóng)人隊的成員們早在第一屆大賽中就嘗試了“AI+農(nóng)業(yè)”，并獲得了大賽AI組冠軍，目前該隊在前幾屆大賽中使用的創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)落地應用到了農(nóng)業(yè)科技示范園中。

該隊隊長楊浩表示，“第一屆大賽和AI組其他優(yōu)秀團隊橫向?qū)Ρ葧r，我們的產(chǎn)量是其他團隊的數(shù)倍。這讓我們看到了，在農(nóng)業(yè)中應用AI技術(shù)是有一定可行性的，也特別感謝主辦方在農(nóng)業(yè)創(chuàng)新上的前瞻性。”

墨泉隊的90后隊長秦楚漢也是跨專業(yè)用“代碼種菜”的一員。“2016年一次聽播客，了解到全球氣候變化已現(xiàn)端倪，當時就有一個想法：能不能通過技術(shù)制造一個環(huán)境，讓人類不用看天吃飯。”在加拿大學習了多年的計算機，他想將所學技術(shù)融合進傳統(tǒng)樸素的農(nóng)業(yè)。

從自制簡易的家用“番茄工廠”到2017年5月在加拿大創(chuàng)業(yè)成立公司，秦楚漢多年投身農(nóng)業(yè)，組建了一支非常健全的跨學科團隊。2022年，他帶著團隊的原班人馬和技術(shù)回到中國。

“在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設備的智能化、自動化上，我們分成無形和有形兩部分。”秦楚漢和團隊在此次比賽中秉持著“軟硬一體”的技術(shù)思路，“對于不同作物種植的不同參數(shù)，我們訓練了3種不一樣的模型，像多方會診，通過更多的模型判斷來解決種植數(shù)據(jù)目前不夠精準、量不夠大的弊端。有形方面，我們用機械化設備幫助傳統(tǒng)農(nóng)戶，將其原來一天8小時工作縮短到6小時。”

對于各支隊伍在AI上的探索，賀冬仙表示，想要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)大國向農(nóng)業(yè)強國的轉(zhuǎn)變，智能裝備一定是主力軍。在此基礎(chǔ)上利用AI技術(shù)，植物工廠一定是最具顛覆性的重要體現(xiàn)，也是生產(chǎn)力向新突破的典型范本。

在賽中成長，多門派的農(nóng)技切磋

“去年我們直接在一個現(xiàn)成的植物工廠中進行操作，當時就有改造集裝箱的想法，結(jié)果今年實現(xiàn)了。”就像室墨司源隊的隊長熊元科所說，今年賽制的更新正中這群“賽博農(nóng)人”的下懷，給予了他們更多發(fā)揮、創(chuàng)造的可能性和越來越好的參賽體驗。

脫胎于上一屆大賽第三名的生生不息隊，室墨司源隊依然是“學院派”隊伍，團隊核心成員是在上海交通大學就讀的99后、00后跨學科青年。

多位隊員像熊元科一樣出身工科，這也讓團隊在植物工廠的能源管控環(huán)節(jié)上優(yōu)勢顯著。本次決賽中，室墨司源隊在集裝箱內(nèi)使用了能耗較低的全光譜LED燈，并布置了反光膜進一步節(jié)能，“小場景內(nèi)的節(jié)能率能達到35%以上，大場景內(nèi)能實現(xiàn)25%的節(jié)能率。”

同樣來自高校名門的還有參與多屆農(nóng)研大賽的賽博農(nóng)人隊，團隊由來自中國農(nóng)業(yè)大學的6名博士和2名碩士構(gòu)成。今年該隊的隊長楊浩，是所有決賽選手中唯一的“四朝元老”，“四屆大賽貫穿了我的整個博士階段，非常感謝比賽，它成為了推進我博士課題研究的原動力，讓我在迷茫之中找到了學習的方向。”

“我們在這次考試過程中，提出了一個小秘籍，即與植物對話的環(huán)境技術(shù)。”賽博農(nóng)人隊的“學霸”們在本屆決賽中以環(huán)境優(yōu)先為“解題思路”，通過檢測集裝箱內(nèi)二氧化碳與水的消耗量以及機器視覺的輔助判斷，進行種植倉內(nèi)的環(huán)境調(diào)控。

與此同時，決賽中多支“產(chǎn)業(yè)派”隊伍的入圍也帶來了更多不同于“學院派”的“破題”視角和創(chuàng)新思路。

例如，同樣是LED光照和調(diào)控，擁有5年產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗的葉菜俠隊更注重LED燈的轉(zhuǎn)化效率和自身散熱性。“LED燈我們一年大概要用1萬~2萬臺。這次比賽中，我們就優(yōu)雅品種對不同光配方的反應做了測試，找到適合每種作物的光配方是非常重要的。”該隊隊長解曉巍提及。

上海農(nóng)科院可移動種植架

據(jù)了解，這支來自山東濰坊的隊伍在2019年成立了一家專注于沙拉菜、中國菜、中草藥材、合成生物等綠葉草本類作物標準化生產(chǎn)工藝研究的企業(yè)，目前已在日本、韓國、阿魯巴、泰國等國家和地區(qū)落地植物工廠模式。

多多農(nóng)研科技大賽不僅是“學院派”和“產(chǎn)業(yè)派”切磋競技的平臺，更是學農(nóng)愛農(nóng)的青年人們交流、學習的大課堂。

在北美地區(qū)積累了豐富經(jīng)驗的墨泉隊就將在國內(nèi)不多見的旋轉(zhuǎn)式種植架帶到了本次決賽現(xiàn)場——在墨泉隊創(chuàng)新設計的該機械裝置中，多個滑輪組帶動鉸鏈移動，實現(xiàn)了作物種植槽的靈活旋轉(zhuǎn)。

袁偉介紹，目前，國內(nèi)對集裝箱式植物工廠的栽培架大多采用日本的層架式設計，能夠精細化地管控光和水的供給，而歐美的植物工廠模式更看重全程機械化操控，兩者各有優(yōu)勢。

“我們原先認為層架式需要修改，（在設計上）做得就比較激進，引入了工業(yè)化和汽車理念，做了旋轉(zhuǎn)式設計。”秦楚漢指出，得益于旋轉(zhuǎn)式設計，該套栽培架在空間利用率、氣候一致性、采摘便捷度等方面都有一定的優(yōu)勢，“但通過調(diào)試以及和其他團隊的交流，發(fā)現(xiàn)層架式設計在引入巧思后，也能在很多方面有進步。大家正共同推高垂直農(nóng)業(yè)的天花板。”

技術(shù)走出集裝箱，植物工廠的商業(yè)化如何破局？

“民以食為天”，這句話在全球土地資源日趨緊張的當下，意味著全新的農(nóng)業(yè)形態(tài)勢必是時下一大極具價值的探索方向。

因此，從田間地頭延伸出的巨大想象空間在50年前就吸引到了一眾國內(nèi)外的探索者。

其中具有代表性的是，特斯拉CEO埃隆·馬斯克的弟弟金巴爾·馬斯克在2016年創(chuàng)辦了一家以垂直農(nóng)業(yè)為主的新型種植企業(yè)Square Roots，以向客戶提供具備適宜種植條件的集裝箱和在其中種植的作物為盈利模式。

據(jù)了解，目前Square Roots生產(chǎn)的蔬菜已上架紐約的多個超市和Seamore's等多家紐約高檔餐廳。不難發(fā)現(xiàn)，受限于植物工廠高昂的成本，縱使是曾獲得過超540萬美元融資的Square Roots，也難以將該技術(shù)做到規(guī)模化落地。

“植物工廠產(chǎn)業(yè)化的瓶頸是建設成本高。”在賀冬仙看來，集裝箱的賽題有助于產(chǎn)業(yè)破局，“集裝箱是植物工廠的一個宣傳窗口和有效媒介，能以小帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是人才培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)孵化的有效工具。”

已有部分日本的植物工廠證明了，該模式并非走不通盈利之路的。對此，上海農(nóng)科院團隊在9月21日的青年科學家主題沙龍上表示，日本能夠盈利的植物工廠具備的先決條件是，日產(chǎn)1萬株、單株100克以上，也就是說可以從植物的角度出發(fā)，要找到好的品種去支撐植物工廠的產(chǎn)量和生產(chǎn)質(zhì)量。

同時，葉菜俠隊認為，商品化才是植物工廠唯一出路，“在中國做植物工廠，要結(jié)合國情做本土化的事情，拿上海來說，上海消費者鐘愛霜打菜、雞毛菜等風味非常強的蔬菜。所以，植物工廠在國內(nèi)的落地要做的商業(yè)化思考還是要通過品種菜，和消費者聯(lián)系起來，不能只是采用非常模式化的蔬菜。”

這些關(guān)于產(chǎn)業(yè)破局的前沿觀點在當天的沙龍上得到了深度分享、碰撞。中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任、首席專家趙春江表示，經(jīng)過四年的發(fā)展，多多農(nóng)研科技大賽已從探索期邁向了更加注重實際應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新階段。大賽不僅聚焦技術(shù)創(chuàng)新與應用實踐，還重視能耗優(yōu)化與市場可推廣性，致力于解決當前數(shù)字農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化過程中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，以促進農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。 文/辛夷