春耕時節(jié)，上海崇明正在進(jìn)行一場特殊的“春耕”。

2月13日， 隨著“賽博農(nóng)人”隊(duì)(CyberFarmer)、上海農(nóng)科院隊(duì)、生菜快長隊(duì)(Lettus Grow)、上海交大“生生不息”隊(duì)四支決賽隊(duì)伍“解鎖”賽用集裝箱大門，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”決賽階段的比拼拉開帷幕。

未來90天，每個團(tuán)隊(duì)將操作各自的集裝箱，完成三茬“翠恬”生菜的種植。這是一種口感甜脆的全新生菜品種。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。

(相關(guān)資料圖)

▲ 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(xué)院副院長趙志輝(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。莫斯提|攝

“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。”大賽指導(dǎo)單位上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會副主任夏明林在當(dāng)天的開賽儀式上表示。

“垂直農(nóng)業(yè)集多學(xué)科交叉應(yīng)用，技術(shù)高度密集，是工業(yè)和農(nóng)業(yè)的結(jié)合、自然與科技的交匯。”本次大賽主辦方之一、光明母港執(zhí)行董事、總經(jīng)理諸偉琦表示，“希望各團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用人工智能、作物科學(xué)、設(shè)施園藝、植物生物技術(shù)等基礎(chǔ)研究，探索解決立體種植技術(shù)的痛點(diǎn)與難點(diǎn)。”

作為“多多農(nóng)研科技大賽”的發(fā)起方，拼多多以農(nóng)業(yè)為核心戰(zhàn)略，長期致力于利用新模式、新技術(shù)推動農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展。“從大田到大棚，我們實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境的部分控制，而封閉環(huán)境的垂直農(nóng)業(yè)可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于外界的持續(xù)食物供應(yīng)。我們這次邀請最聰明的大腦在‘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方案。”拼多多副總裁戴志輝說。

工農(nóng)聯(lián)手 組團(tuán)參戰(zhàn)

“生菜快長、勢不可擋”、“生生不息、與日俱進(jìn)”……開賽現(xiàn)場，來自京滬兩地的四支隊(duì)伍、20多名年輕隊(duì)員一一亮相，喊出了各自的參賽口號。

去年8月開賽以來，光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽吸引了全球30支頂尖團(tuán)隊(duì)、150多位青年科學(xué)家報(bào)名。初篩后，15支隊(duì)伍進(jìn)入初賽。經(jīng)過比拼，四支高水平戰(zhàn)隊(duì)晉級決賽。

“從這些青年科學(xué)家的身上，我感受到了新農(nóng)人青春蓬勃的朝氣、迎難而上的勇氣、創(chuàng)業(yè)拼搏的動力、奮斗成事的能力，感受到了他們對農(nóng)業(yè)的熱愛。”開賽當(dāng)日，大賽評委、上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所所長朱為民頗受感染。

這次，擺在這群“高知農(nóng)人”面前的是設(shè)施農(nóng)業(yè)的“高端局”。種植場景從前兩屆多多農(nóng)研大賽的云南高原溫室升級為純?nèi)斯す狻⒘Ⅲw種植的集裝箱。

▲ 圖為此次比賽使用的集裝箱垂直農(nóng)場及內(nèi)部基礎(chǔ)配套設(shè)施。空豆|攝

“這個種植箱比我想象中更酷。”2月13日，推門而入的參賽隊(duì)員不免驚喜。此次賽用種植箱由中科三安改造研制，配備科研專用的四路光譜調(diào)光燈及環(huán)控系統(tǒng)，支持不同類型的光譜搭配以及“溫、光、水、氣、肥”的精細(xì)化控制。參賽選手可通過移動終端，對種植箱進(jìn)行無人化管理。

按照賽制，這些環(huán)境要素的調(diào)控端口將開放給參賽選手。最終，所有能耗都會變成水表與電表的數(shù)字。它們將與作物產(chǎn)量及品質(zhì)一起，成為評委打分的重要評判指標(biāo)。

作為新型設(shè)施農(nóng)業(yè)，集裝箱垂直農(nóng)場可以實(shí)現(xiàn)對環(huán)境要素的全面掌控。靠天吃飯很難，“沒天可靠”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。

“未來，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。”“生菜快長”隊(duì)長徐丹表示。

大賽評委、光明母港農(nóng)業(yè)總監(jiān)王金華則認(rèn)為，農(nóng)業(yè)是一門復(fù)雜學(xué)科，橫跨植物學(xué)、生物學(xué)、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)等專業(yè)。“大賽考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)知識儲備的廣度、深度以及不同背景隊(duì)員高效溝通、靈活變通的能力。”

目前，四支參賽團(tuán)隊(duì)普遍集結(jié)了農(nóng)學(xué)家、數(shù)據(jù)科學(xué)家、植物工程科學(xué)家等多個“工種”。其中，上海農(nóng)科院隊(duì)與“生菜快長”隊(duì)“含農(nóng)率”更高;上海交大“生生不息”隊(duì)與“賽博農(nóng)人”隊(duì)“含工率”更高。他們的“工農(nóng)融合能力”在相當(dāng)程度決定了種植結(jié)果。

“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(jī)遇。”光明食品集團(tuán)總經(jīng)濟(jì)師邵黎明希望，“各參賽隊(duì)伍積極探索垂直農(nóng)業(yè)行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵共性問題的解決之道，推動智慧農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。”

向“每千克生菜10度電”發(fā)起挑戰(zhàn)

集裝箱種菜，風(fēng)吹不著、雨淋不到，盡管能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)的食物供給，但成本高企是行業(yè)難題。例如，普通生菜，每千克成本大約4-8元，而水平較高的植物工廠每生產(chǎn)1千克生菜需要消耗10度電，產(chǎn)品成本或達(dá)20多元。價格阻礙了這些品質(zhì)蔬菜進(jìn)入大眾餐桌。

▲ 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

“我們會把集裝箱看作一個建筑，將過去積累的建筑能源控制經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到集裝箱垂直農(nóng)場上。”“生生不息”隊(duì)長、上海交通大學(xué)博導(dǎo)鮑華表示，他們希望打破學(xué)科壁壘，用全新的視角去解答農(nóng)學(xué)難題。

鮑華擅長研究微納米尺度的熱量輸送及能量轉(zhuǎn)換，是一位“能耗大師”。近些年，他將專長應(yīng)用于農(nóng)業(yè)場景，曾與上海交大農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院合作，在無土、無淡水、無電源的條件下成功種菜，為海島等偏遠(yuǎn)無淡水地區(qū)的蔬菜供應(yīng)提供了一種解決方案。

同樣攻克過極端環(huán)境種菜難題的上海農(nóng)科院隊(duì)隊(duì)長何立中對這場挑戰(zhàn)也信心滿滿。此前，為解決科考隊(duì)員的吃菜問題，南極長城站、中山站相繼建成蔬菜種植溫室。國家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心崇明基地則被選址為南極溫室的“樣板田”。在這個仿真南極條件的溫室中，何立中等專家先探索種菜技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，再傳授給科考隊(duì)員，最終幫助他們在冰天雪地里實(shí)現(xiàn)了“蔬菜自由”。

“全封閉垂直農(nóng)業(yè)是上海農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及建設(shè)全球卓越城市的重要板塊。”何立中表示，“如何實(shí)現(xiàn)植物工廠的高效生產(chǎn)及資源的充分利用是行業(yè)熱點(diǎn)，也是我們的研究重點(diǎn)。”

“設(shè)施農(nóng)業(yè)還得是我們‘專業(yè)對口’。”90后農(nóng)業(yè)科學(xué)家鄭建鋒帶領(lǐng)的“賽博農(nóng)人”隊(duì)來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，曾獲得“第一屆多多農(nóng)研科技大賽”AI組冠軍。

備賽期間，他們曾在自己設(shè)計(jì)的集裝箱垂直農(nóng)場中水培過一種類似“翠恬”的生菜。目前，他們準(zhǔn)備優(yōu)化智能化環(huán)控技術(shù)和數(shù)字化精準(zhǔn)種植，提升生產(chǎn)效率。

“如何通過動態(tài)密度策略降低能耗，提高能源利用效率，非常關(guān)鍵。”“生菜快長”隊(duì)是另一支“王者之師”，不僅摘得過第二屆“多多農(nóng)研科技大賽”冠軍，隊(duì)長徐丹創(chuàng)辦的極星農(nóng)業(yè)還曾為北京冬奧會供應(yīng)生菜。

在他看來，數(shù)字農(nóng)業(yè)的生菜種植，應(yīng)依靠“人機(jī)混合智能”。“人作為溫室最高級控制者要結(jié)合人本身的經(jīng)驗(yàn)與孿生模型給出的建議，制定最優(yōu)決策。”例如，根據(jù)傳感器監(jiān)測的植物生長情況，可以不斷給植株調(diào)整“座位”，且不同密度區(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。

“這次比賽，選手們將向1千克生菜10度電的行業(yè)較高水平發(fā)起最強(qiáng)挑戰(zhàn)，究竟能將能耗降到什么程度，我們拭目以待。”王金華說。

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