集装箱里，24位青年科学家用算法种菜

大龄仙女 · 发表于 2023-7-10 09:18

6月，不照阳光，远离土壤，上海崇明岛上集装箱里的菜熟了。

时间倒退回三个月前，来自不同领域的24位青年科学家组成了四支队伍，自主精准调节温、光、水、气、肥，在密闭的集装箱内开始了全新生菜品种的种植。这是第三届“多多农研科技大赛”探索垂直农业给出的命题，如何突破学科壁垒，合力挑战以更低能耗种植更优品质、更高产量的未知作物？探索前沿技术，对农业来说有何意义？面对这些问题，青年科学家们用90天时间，交出了他们的答卷，也展现出了农业的另一面。

本次大赛的四个集装箱式植物工厂将成为拼多多与光明母港共建的农研基地，继续用于垂直农业研究与探索。

自主定义环境，探索未知农作物的理想边界

这是一场“没有日照与土壤”的种植大比武。位于上海崇明的集装箱种植“赛场”早在去年就已经改装完毕，小型生菜“生产车间”里，种植托盘中的营养液通过管道与控制台相连，集装箱的金属外壳并不透光，作物将在人工定制的光与液中，按照计划生长。

比赛规则下，由24位青年组成四支队伍，需要在90天内种植三轮指定蔬菜。比赛给足了各个团队试错和实验机会——前两轮种植数据可以为队伍提供参考，直至第三轮比赛才进入最终角逐。

一切看起来都是可控的，最大的挑战，来自公平前提下的未知。“翠恬” （Crunchy）是比赛制定种植的蔬菜，今年4月份，在它第一次被种植成熟前，参赛队伍中还没有人能详细了解这种生菜的具体性状。

6月，在人工光下，上海崇明岛上集装箱里的翠恬生菜熟了。

来自中国农业大学的参赛团队、在读博二的梁钜文记得，赛事主办方提供的资料非常有限，“我们也只能知道它是罗马生菜的一个杂交品种，是在自然条件中的室外大田下选育的。”参赛队伍只通过种植手册上的图片，了解一些基本信息。这是他们首次种植“翠恬”，所有队伍站在了同一起跑线。

同题竞赛开始，意味着这次对于垂直领域的探索将彻底摆脱自然环境束缚，比赛名次将完全取决于各个队伍是否能用更低能耗种出更高产量、更好品质的生菜。许多青年对题目有相同理解：参赛者需要通过不断尝试探索未知作物最理想的生长环境。

未知品种，如何定义“最理想”？梁钜文的团队认为，考虑到已知品种选育背景，种植过程应尽可能地让集装箱环境更趋近于自然，并通过更有针对性的调控，提高蔬菜的商品率。

而作为参赛队伍中唯一来自企业的团队，极星农业创始人徐丹则进一步指出，植物工厂要求生产者定义环境，意味着生产者需要非常清楚地知道农作物本身的需求。“但我们在传统设施中，其实是在顺应自然条件完成种植生产的，这也造成我们很多人并不真正的知道植物需要怎样的人工光、多少二氧化碳、多少养分。”

试探农作物的需求，通过算法建立植物模型是竞赛中很重要一部分内容。这相当于，当种植摆脱自然限制时，参赛团队要为未知的作物“建一栋理想中的房子”，“墙面”改砌在哪里？有怎样的边界？确定这些，是很难的事。

算法中的农业生产，从预估到成熟只有1克之差

赛事评委评审纬度更加多元，他们重视结果也看重过程，评比维度包括产量、品质和商业价值，也关乎算法策略和能耗成本。于进入决赛的四支队伍来说，90天三茬的种植过程，更多的是在各自擅长的策略和领域里探索算法与产量间的平衡。

6月6日，15位大众评审对决赛团队种植的“翠恬”生菜进行试吃、打分，上海市长宁区市场监管工作人员进行了现场快检。

作为来自企业的团队，徐丹关注在更实际的“产销对接”环节，团队结合视觉识别模型与植物生长模型，设计了生菜重量预测算法，帮助团队了解“作物什么时候成熟”。基于预测值，种植者可以提前安排采收工人、联系收购商；也可按需定产，反向指导生产端的种植计划。

上海农科院队由该院园艺所及信息所的科技人员组成，对于长期从事植物工厂无土栽培、智慧农业等相关研究的队员来说，人工光实验室并不陌生，在各自学术背景紧密交织的前提下，团队开发了一套智慧种植决策管理系统，能够融合植株的生长模型、光截获模型、蒸腾模型等算法，实时收集各类传感器回传的数据，尤其是利用深度相机多源采集图像数据进行植株长势监测，可辅助有关光配方优化、环境调控、缓解烧心以及及时采收等方面的种植策略判断。

来自上海交通大学的参赛队伍全队成员都是第一次种菜，但依靠强大工科背景，队伍利用专业特长构建了辅助智慧栽培的信息化平台，通过不断迭代实现了生菜的快速增产。其中，团队综合环控算法，可以直接针对室内种植场景做适合的温湿度及二氧化碳浓度的调控，维持集装箱内环境稳定，调控在了目标水平。

来自农大的团队则更直接地通过控制变量法，将二氧化碳的调控作用发挥得更加极致。农大博士生杨浩在介绍这项技术时称，可以把集装箱当做一个密封的盒子，盒子中供给与消耗的演化图是可以测定的，二者相减，即可量化农作物生长过程中所吸收的二氧化碳。

二氧化碳是光合作用的原料，其浓度对光合作用的速率有绝对性影响，于种植者而言，这是一个量化作物生长进度的切入点，“相当于我们通过农作物吸收二氧化碳的量化数据，核算出了它们的生长速率，甚至可以调控生长速度，完成了一场与农作物之间的‘对话‘。”这场“对话”也直接成就了团队预算数据的准确性——系统预估的生菜最终重量与实际成熟之间，只有1克之差。

多学术背景交织，跨越学科间的壁垒与鸿沟

当一场“种菜比赛”需要融入算法、能量转化、动力工程，比赛的竞技场也就不止局限在农业领域。事实上，就4个团队24名青年的学术背景来看，农学专业科学家的数量并没有占到绝大部分，各个团队之中，都不缺少数据科学家、模型专家。中国农大的团队有着工农交叉学科背景，团队成员来自农大的水利与土木工程学院；而上海交大的团队“含工量”很高，在比赛前，全员都未真正种植过生菜，六位队员中，有四位来自工科领域。

中国农业大学水利与土木工程学院教授贺冬仙，是本次大赛的评委之一，在她看来，这轮比赛的最大看点是以上海农科院、极星徐丹代表的农学团队与上海交大、中国农大代表的工学团队的较量。

两者的区别在于，农业学者习惯从作物栽培的需求与规律入手，将传统种植经验与人工智能结合，获取更佳的种植结果；工科专家则将生菜种植作为应用场景，以前沿技术解决农业生产的现实难题。

例如，上文中提到上海交大团队利用的综合环控算法，即是在团队农学背景成员提出具体需求后，由能源与动力工程专业的队员落地实现的。在团队队员熊元科看来，当工业运用于农业，可以帮助农业把许多“经验”、“规律”，量化为具体的数据。“在工科视角下，我们会觉得一切是有序的，或者说是可以有序化的。”而农业所需要参考的规律与经验，在工科专家看来，或许是因为还没有找到“秩序的入口”。

又例如，来自中国农大的团队更寄希望于利用工业技术，进一步推动植物工厂内生菜的标准化。梁钜文指出，实现这种标准和工业化，也意味着在未来我们可以通过单一指标的调控，进一步实现蔬菜产品的定制。

赛事评委、光明母港农业总监王金华认为，在触及前沿农业的同时，这也是一场打破学科边界的探索，能看到不同学科之间的融合、跨越学科间的鸿沟壁垒，这是比赛的意外收获。

事实上，无论赛场内外，可以看到的是，现代农业已经不是简单的种地耕田，农业已经是一个集成应用的领域，它发展的广度、速度与高度也是依赖于工业和信息化领域发展的。评审组代表、中国工程院赵春江院士也提到，技术手段始终是农业手段发展的工具与方法，“要解决农业问题，必须将农业理解透彻，如此，工学与农学的结合才会有更好的效果。”

打破刻板印象，农业的另一面可以很酷

到2023年，“多多农研科技大赛”已经连续举办了第三届，参赛队伍从最初远程在云南的智能化温室里种植草莓，到种植番茄，再今年，赛事将角逐的战场搬到上海崇明的集装箱，展开了对垂直农业领域的探索。

三届比赛，参赛队伍则始终拥有年轻，甚至是青涩的面庞。他们中不乏多届比赛的参与者，如本届徐丹带领的团队，就是第二届大赛的冠军；中国农大团队的核心成员是首届多多农研科技大赛AI组冠军，也是参与大赛的“三朝元老”。对比赛的持续关注除了青年们对农业前沿的热忱，也是因为被“与领域中的年轻人同题竞赛”这件事本身所吸引。

徐丹毕业于世界顶级农业院校之一的荷兰瓦赫宁根大学，回国后在北京密云落地了自己的智慧温室企业。连续参加两届大赛，对于他来说最大的驱动力在于 “在从学校毕业之后，我们似乎很少有机会能和这么多行业内的人聚在一起，完成一场比拼。”

“我觉得很有意思的一点是，这些学科融合下的高科技和前沿技术，让更多的年轻人进入到农业领域中，让他们开始觉得农业是有趣的，是可以很‘酷’的。”在徐丹看来，让年轻人关注、进入到这个行业中、对新技术着迷，让他们愿意用新技术赋能农业生产，这件事可能比通过哪个算法去增加作物产量，更具意义。

上海农业科学院园艺所副研究员王虹是第一次参赛，她也认为，赛事本身在农业前沿的探索，也是在向外界发出新的信号，这信号意味着大众对于农业的刻板印象需要被打破——“土里刨食”的时代过去了。

学科交融下，除了对外的信号，也赋予初入农业领域的参赛者新的命题。作为团队队长，上海交通大学副教授、博士生导师鲍华分享了自己比赛之外的一个生活片段。他讲述，家中购置的室内蔬菜种植箱里，蔬菜会在生长过程中，非常自然地向光照更集中的中心地带趋近，“察觉到这一点的时候，对我的触动很大。”

鲍华说，工科视角下，自己原来很习惯于把稳定环境中的作物看作为工业化产品，“但现在我慢慢会意识到它会主动去适应变化中的环境，这意味着我们要想去真正量化植物的各项数据，比想象中更难。”

从论文走向真正的生产，探索前沿技术有其意义

6月27日，光明多多垂直农业挑战赛暨第三届“多多农研科技大赛”揭晓比赛结果，经过大众评审以及专家评委的审定，首次参赛的上海农科院团队最终折桂，获得第三届大赛的冠军。

上海市农业农村委员会党组书记、主任冯志勇（左四）为冠军团队颁奖。

拼多多党委书记、高级副总裁王坚在颁奖现场的致辞中说，多多农研的第三届比赛是在数字化农业领域做出的探索，四支决赛队伍通过自己的钻研和努力，展示了智慧农业转型的方向和路径，拼多多将持续举办创新赛事，鼓励大家把论文写在大地上，把成果留在农民家。

论文走向实际的生产要经历多久？探索前沿技术有怎样的意义？

就已经举办到第三年的多多农研大赛而言，回答这样的问题，并不缺少实例。例如，在首届大赛中获奖的“智多莓“团队，已经向多地输出了自己的算法产品，并在乡村振兴重点帮扶地云南省怒江州老窝村助力了当地农民的增收和产业发展。

又例如三次参赛、来自中国农大的团队，在此前赛事中积累的营养液配方动态调整技术，所有数据也已嵌入模型，形成了标准算法，正在北京小汤山基地应用。

在此之外，作为刚刚夺冠队伍的成员，上海农科院的王虹讲述了她自己的故事。王虹2009年博士毕业于浙江大学，研究的是LED灯植物照明应用，这个研究方向小众，冷门，不为人所知。那个时候，王虹也觉得自己的专业距离农业生产很远，甚至有时候会怀疑，自己所研究的这件事，未来是不是真的能发挥作用。“对于我们这些科研人员来说，如果你自己的成果无法真正得到运用，那么我觉得，发再多再好的paper,其实也感觉不到那么大的成就感，对吧？”

14年后，在这场探索农业前沿的比赛里，王虹的专业在很大程度上帮助了自己所在科研院所，团队完成了能够推广应用的光配方、作物模型系统，也正准备申请专利和软件著作权。问及这些年来最骄傲的时刻，王虹的回答不涉及哪个瞬间，她用一个词汇讲述了自己很长一段时间以来的状态，“坚持”，她说。

“自己这么多年坚持下来的一件事，真的走出了实验室，能够运用到农业生产上，还挺让人骄傲的。”这是王虹答案，也是给很多年前那个犹疑的自己，一个答复。

不必为前沿技术何时落地，如何实现而担忧，在人们发出疑问前，已经有人在孤独中走过了很远的路。

实现这些技术不会是很遥远的事，这是科学家们一直在做的事。
政事儿

天揽万象 · 发表于 2023-7-11 13:54

有什么用，根本就不会让真正的农民得到改善，只会让那些有钱人买去专利，运营，再生钱。。。。科技是有了，可压榨一直存在！

天揽万象 · 发表于 2023-7-11 13:58

然后，有些人不服那些有钱人垄断啊，就去模仿，然后就是被大众称为水货，被有钱人告侵权。。。。。呵呵，这世道太复杂了

天揽万象 · 发表于 2023-7-11 14:01

模仿不是不太好的，就变成了坑，大众就被坑

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