一颗生菜引发的科研大战

2024/9/11 来源:不详

一台机器对准它正下方的那颗生菜,不断地推进镜头企图放大并识别叶片上的绿色素面积,在它自己觉得找到目标的时刻便迅速按下拍摄键;另一台机器则目不转睛地盯着眼前所有生菜的身高,认真地以数据标注的方式对其进行采样记录;还有台机器看起来不动声色,实则正感受着生菜们周围的实时温度与湿度,一旦超出设定,要么拉响警报,要么干脆直接命令风扇进行降温。

如此神奇的一幕发生在一个中等巴士大小的集装箱里,现场看不到任何人类的身影。

在集装箱里,有若干传感器对生菜成长周期进行监控,并将其转化为数据流传送至千百里以外的农学家实验室中,在那里这些数据通过人工智能算法与模型的处理,能精准地预测生菜们未来的长势,如若现状并不符合人们的预期,他们只需要动动手指在手机App上远程更改集装箱内的光照、温湿度、营养液等配比模式即可。

这种几乎颠覆了传统大田农业的种植模式,有个颇为赛博朋克的名字——植物工厂。

提到“植物工厂”,浮现在很多人脑海中的可能是火星救援中马克在栖息舱里开辟的人工土豆田,也可能是流浪地球中采用地下光照的蔬菜大棚,但这些场景都是人类遭遇生存危机时,不得已采用的农业科技武器。

然而事实上,植物工厂当下的发展不再局限于极端条件下的食物供给,它开始渐趋成为人类常规且重要的种植模式、成为一线农研企业大力发展的核心业务,也成为全球顶级农学院中最受欢迎的研究方向。

为了争相将植物工厂的潜力挖掘到极致,它近期甚至在国内农学界和产业界之间挑起了一场科研大战。

科学家们被生菜“为难”住了?

这场一触即发的农研大战的主题是:挑战在植物工厂中多快好省地种生菜。

要知道,作为一个有着天然优渥种植条件的农业强国,中国大田环境中生长的普通生菜,其每千克成本大约在4-8元。虽然植物工厂可以通过人工控制温、光、水、肥、气等核心种植条件,大幅地提升生菜的产量和品质,但集装箱自身的能源消耗也成为了其难以大规模商用的致命伤,当前行业顶尖的植物工厂种植1千克生菜最少需要10度电,对应的成本大约20多元。

也就是说,如果能突破植物工厂的能耗难题,它将在人类未来的农业种植中发挥更大的价值。

如此深入行业痛点的主题,令赛事在去年8月一经开启招募就吸引到了全球30支顶尖团队、多位青年科学家的报名,通过重重筛选进入到初赛的15支队伍,在经历了多番比拼后,仅剩4支杀入了决赛圈。这四支队伍基本代表了国内农业科研领域的最强阵容:

?在全封闭垂直农业领域建树颇丰的“上海农科院”团队,曾为我国南极科考队员提供极端环境的蔬菜种植培训;

?具有超强工学背景的上海交通大学“生生不息”团队,曾成功搭建海上自维持蔬菜种植平台;

?来自中国农业大学的“CyberFarmer”团队,其所在实验室对密室植物工厂化技术有着深入研究;

?而作为决赛中唯一的企业团队,LettUsGrow由北京极星农业总经理徐丹挂帅,这个拥有3万平米种植温室的企业曾为北京冬奥会供应生菜。

就是这样四支背景各异、杀手锏类型完全不同的队伍,在上海崇明岛光明母港的四个集装箱里,打响了一场耗时90天、激烈却看不到硝烟的农研大战。

四个集装箱式的植物工厂/顾辰摄

虽然生菜是农业领域十分基础且普遍的植物种类之一,但“第三届多多农研科技大赛”出其不意地引入了一种名为“翠恬”的全新品种,90天的赛程被均匀地划分为三岔生菜的生长周期,理想的情况是,四支参赛队伍可以在前60天熟悉作物的习性、采集数据并建立好模型与算法,从而在最后30天种植出最多最好的生菜。

然而即便是国内学界和业界的顶级团队,在面对变量如此多的挑战时,也不免有些手忙脚乱。

“我们最初有些懵,因为玻璃温室的种植本质是对自然环境的优化和妥协,但植物工厂是所有环境由自己定义,比如我们要定义太阳。”徐丹告诉品玩,这种巨大的差异让习惯了自然环境种植的他们有些不知所措,在第一轮种植中将很多时间花费在了对集装箱内部环境的适应上。

不仅如此,所有团队都不知道的是,翠恬这个全新品种有个很大的培育难题,即在成长的中后期极易出现烧心现象。这样的生菜,无论是外观还是口感都将受到较大影响,商品性更是大打折扣,而有效的缓解办法是加强生菜周围的通风,让多余的水汽得以及时蒸发。

“我们在生产过程中忽略了通风这么一个核心因素,其实在植物工厂这么密闭的环境中,循环通风变得非常重要。”徐丹在接受品玩访谈时表示,他们在决赛答辩时看到其他团队的种植方案时,才恍然发现原来竞争对手早在第一天就在集中箱里装上了风扇,“我们快到结束时才反应过来”。

复盘比赛中产生的这种关键性失误,徐丹直言“确实对(植物工厂)经验不足”,他意识到相比于大田和玻璃温室种植而言,植物工厂除了必备的专业农学家之外,还需要具有工程学、信息技术学背景的跨行业人才加入。

“印象最深刻的是上海交大团队,他们的工学背景非常强大,我们还是个偏农学的团队,大家

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