如何“优雅”地种植生菜?年轻人用上了AI

现代化农业正吸引年轻人利用AI技术“智慧种地”。

如何将一只20尺标准集装箱改造成高产、优质、节能、低成本的植物工厂,成为近期一场农研科技大赛的热点议题。现场,16支参赛队伍、142位不同学科背景的国内外青年专家通过线上路演、答辩的方式展示、交流各自精心准备的“施工图纸”与种植方案,展现了农业科技创新的无限可能。

经过激烈角逐,6支队伍成功晋级决赛。队伍中既有往届获奖者,也有种植经验丰富的新面孔,部分团队还有外籍科研力量参与。

“国内众多优秀企业和归国团队积极投身其中,将国际尖端技术与理念有效融入国内植物工厂建设实践。”大赛评委、中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任赵春江指出,此次大赛得到了不少高校研究力量的响应和参与。同时,科研院所如北京市农林科学院国家农业智能装备技术研究中心也组织团队参赛。“参赛团队的方案普遍实现了计算机、农业工程、设施园艺等多个学科的深度交叉融合,充分展现了我国农业科技的创新能力和发展潜力。”

国内市场上已投入使用的集装箱式植物工厂。受访方供图

让AI种植技术从实验室走向实际应用,正是2024光明多多垂直农业挑战赛暨第四届“多多农研科技大赛”新赛季的核心任务。根据比赛安排,6支脱颖而出的参赛队伍将依照各自的设计方案对集装箱进行改造,并在此平台上开展AI种植的探索与实践。此次大赛所选的种植作物为日本植物工厂中常见的生菜品种——“优雅”。

大赛评委、中国农业大学水利与土木工程学院教授贺冬仙表示,她期待各参赛团队能够充分发挥创新精神,在种植技术与能效方面与日本植物工厂展开切磋,共同促进AI种植技术的不断进步与发展。

“比赛不仅要比拼水培生菜AI种植,还要较量集装箱式植物工厂的制造水平,从系统设计、装备制造、安装调试能力、种植水平等方面进行全方位技能考核,全面体现了工学、农学乃至商学的学科交叉与跨界融合。”贺冬仙表示。

据了解,今年赛事难度升级,首次将集装箱改装设计方案与建设成本纳入比赛范畴,以检验参赛队伍的创新和实践能力。

目前,各国对集装箱式植物工厂的设计尚无统一标准。主流构造形式包括日本层架式、新加坡和加拿大旋转式、美国垂直式等,各具特色。其中,日本层架式栽培架应用较广。

上海交通大学室墨司源团队在日本层架式栽培架基础上创新,实现栽培架移动。引入动态导轨结构,空间不变情况下,栽培架从两排变三排,种植面积提升130%。此外,通过在栽培架上设置高度可调节的灯板,可根据生菜长势远程调整光源高度,匹配不同生长周期,防止生菜灼伤。“用目前的方案再种一遍去年的‘翠恬’生菜,理想状态的年均产能可提升2-3倍。”曾参与上一届比赛的室墨司源团队队长熊元科表示。

“参赛队伍对植物工厂的生产与能源效率展现出深刻的理解和强烈的认知。”在贺冬仙看来,参赛队伍在系统设计阶段便确立了效率与效益的双重目标,并将技术研发与产业化实践紧密地结合在一起,这无疑是本届比赛的一大鲜明特色。

“尽管植物工厂使农业生产摆脱了对自然环境的依赖,但倘若建设、运营成本昂贵,所产蔬果无法走入寻常百姓家,那农业‘靠天吃饭’的现状便不会改变。这也是我们连续举办大赛的原因,希望面向农业发展的实际痛点、难点,广泛集结一线青年科学家,利用前沿的农业、生物科学等技术攻坚克难。”拼多多高级副总裁、首席发展官朱政表示。

与往届不同,本次比赛聚焦植物工厂产业化难题,吸引更多产业团队参与。在两天初赛中,现代农业企业牵头的人工智能绿色农人队、叶菜侠队、墨泉队等表现出色。其中,叶菜侠队、墨泉队晋级决赛。

叶菜侠队队长解晓巍提出,植物工厂所使用的集装箱可用快速装配房替换。快装房造价低,每个约1万-1.5万元,远低于标准集装箱的6万-7万元,且不影响运行。

除了把造价降下来,还有企业带来了创新的节能方案。墨泉队提出,在种植环境保持合适温、湿度的前提下,在植物灯中集成液冷系统,将多余热量及时导入收集管道,可以在夏季将废热排到室外以降低制冷能耗,在冬季导入地暖、墙暖系统实现能量循环利用。这一“液冷系统环控方案”引得多名评委期待落地效果。

“产业派”实力强劲,“学院派”的表现同样可圈可点。例如,绿叶先锋队所依托的北京市农林科学院国家农业智能装备技术研究中心。决赛期间,该团队将采用自主设计的叶菜专用LED生长光源,光源成本和能耗均预计可降低20%。

关于“学院派”与“产业派”之间的竞技,究竟谁能在这场角逐中脱颖而出,无疑是业界人士所关注的重要议题。对此,贺冬仙认为:“在产学研用一体化的背景下,植物工厂荣冠究竟花落谁家,是极具期待性的看点。”