“采用可移動(dòng)垂直吊掛栽培架,能充分利用集裝箱內(nèi)70厘米的過(guò)道,提升實(shí)際種植面積”?!巴ㄟ^(guò)高速流動(dòng)的液體將植物燈產(chǎn)生的廢熱導(dǎo)入集成管道,可以實(shí)現(xiàn)冬夏反向調(diào)溫,降低能耗”?!安捎梦迕姹?、雙面彩鋼卷板和高效制冷機(jī)組合,預(yù)計(jì)綜合能耗能夠降低25%”……
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”決賽在上海崇明的光明花博邨啟幕。在“爆改”集裝箱的現(xiàn)場(chǎng)答辯環(huán)節(jié),6支決賽隊(duì)伍不約而同地反復(fù)提及節(jié)能、減耗、創(chuàng)新等關(guān)鍵詞,以展示各自的新思路和商業(yè)化價(jià)值。
▲ 上?;ɑ軋@藝(集團(tuán))有限公司副總裁蔡臻(左一),光明食品集團(tuán)總經(jīng)濟(jì)師邵黎明(左二),浙江大學(xué)黨委常委、統(tǒng)戰(zhàn)部部長(zhǎng)葉恭銀(左三),上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會(huì)黨組成員、副主任、上海市鄉(xiāng)村振興局副局長(zhǎng)夏明林(右三),上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院黨委副書記徐偉林(右二),“多多農(nóng)研科技大賽”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人韓帥(右一)共同為活動(dòng)啟幕。楊小慧|攝
為推動(dòng)農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展,從農(nóng)業(yè)起家的拼多多自2020年起牽頭舉辦“多多農(nóng)研科技大賽”,迄今已主辦四屆。今年是拼多多連續(xù)第二年攜手光明食品集團(tuán),聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué),在去年開展集裝箱植物工廠種植比拼的基礎(chǔ)上,將植物工廠設(shè)計(jì)、改造的主動(dòng)權(quán)交給參賽隊(duì)伍,探索這一設(shè)施農(nóng)業(yè)“高階版本”蘊(yùn)含的更多可能性。
大賽自3月底開啟招募以來(lái),16支參賽隊(duì)伍、142名來(lái)自不同學(xué)科背景的國(guó)內(nèi)外青年專家同臺(tái)競(jìng)技。最終,賽博農(nóng)人隊(duì)、上海農(nóng)科院隊(duì)、墨泉隊(duì)、葉菜俠隊(duì)、綠葉先鋒隊(duì)、室墨司源隊(duì)成功闖入決賽。過(guò)去40多天里,6支隊(duì)伍已完成集裝箱改建環(huán)節(jié)的較量,接下來(lái)將進(jìn)入AI種植這一核心環(huán)節(jié)的比試。
“植物工廠是農(nóng)業(yè)數(shù)字化的前沿板塊,也是近年來(lái)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)成果落地應(yīng)用的活躍領(lǐng)域。”中國(guó)工程院院士、國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任、首席專家趙春江認(rèn)為,大賽匯聚了全球青年農(nóng)業(yè)創(chuàng)新人才和成長(zhǎng)性很好的農(nóng)業(yè)科技企業(yè),促進(jìn)了農(nóng)業(yè)前沿技術(shù)交流和創(chuàng)新,推動(dòng)了一系列科研成果的實(shí)際應(yīng)用與推廣,為農(nóng)民增收和產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了新動(dòng)力。
創(chuàng)新時(shí)刻
8年前,90后秦楚漢第一次“手工改建”植物工廠。他在建材市場(chǎng)購(gòu)買木材,鋸出雛形,再用紙袋包裹,底部挖幾個(gè)孔洞,放入水箱,一個(gè)簡(jiǎn)易的“番茄工廠”就完成了。那時(shí),作為計(jì)算機(jī)高材生,種植是他的愛好。
從興趣出發(fā),秦楚漢不久后轉(zhuǎn)行成為“代碼種菜”中的一員,嘗試將AI技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。9月20日的比賽現(xiàn)場(chǎng),他帶領(lǐng)的墨泉隊(duì)和那“張牙舞爪”的創(chuàng)新機(jī)械吸引了全場(chǎng)目光——這是一個(gè)長(zhǎng)5米、高度超過(guò)2.4米的巨型裝置,至少4組半徑約30厘米的滑輪組拉動(dòng)鉸鏈,帶著逾兩米長(zhǎng)的食品級(jí)不銹鋼種植槽緩慢旋轉(zhuǎn)。
▲ 墨泉隊(duì)融合中西方技術(shù)的旋轉(zhuǎn)式栽培架吸引了全場(chǎng)目光。李傲|攝
這種歐美技術(shù)風(fēng)格的旋轉(zhuǎn)式種植架在國(guó)內(nèi)并不常見,研究植物工廠多年的中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、本次賽事評(píng)委之一賀冬仙也坦言,“這支隊(duì)伍的特色在于中西方融合技術(shù)的創(chuàng)新”。
這套裝置中,大到架構(gòu)設(shè)計(jì),小到滑輪組件,都凝聚了隊(duì)員的巧思?!霸诳臻g利用率、氣候一致性、采摘便捷度等方面,旋轉(zhuǎn)式栽培架有自己的優(yōu)勢(shì)?!鼻爻h說(shuō),由于飲食習(xí)慣及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異,歐美植物工廠的設(shè)計(jì)理念與國(guó)內(nèi)流行的日本流派,差異很大?!皣?guó)內(nèi)植物工廠團(tuán)隊(duì)散在全國(guó)各地,通過(guò)大賽,大家聚在一起,背靠背交流,很有意義。我們把在加拿大學(xué)習(xí)、創(chuàng)業(yè)期間積累的想法、創(chuàng)意帶回國(guó),帶到大賽上,算是拋磚引玉。”
這場(chǎng)為植物工廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展攻堅(jiān)克難而設(shè)的大賽是一個(gè)鼓勵(lì)創(chuàng)新、激發(fā)潛能的舞臺(tái)。利用哪些前沿技術(shù)、設(shè)計(jì)怎樣的創(chuàng)新方案去挑戰(zhàn)集裝箱種植這個(gè)垂直農(nóng)業(yè)賽道的天花板,是比拼的核心。
作為上一屆比賽的冠軍,上海農(nóng)科院隊(duì)圍繞創(chuàng)新的步子是否應(yīng)當(dāng)邁得大一些有過(guò)反復(fù)討論。最終,他們更改設(shè)計(jì),落地了一套總共6層的可移動(dòng)式垂直吊掛栽培架。從植株的育苗期到成長(zhǎng)期,這些架子逐漸展開,可為每架生菜留出20厘米的生長(zhǎng)間距,整個(gè)空間至多種植1600余株生菜,是目前6支隊(duì)伍中種植數(shù)量最“激進(jìn)”的方案。
▲ 上海農(nóng)科院隊(duì)可移動(dòng)式垂直吊掛栽培架在植株成長(zhǎng)期能延展開。李傲|攝
“如果采取保守策略,我們可以做成不可移動(dòng)的常規(guī)植物工廠,但這又有什么挑戰(zhàn)性?”上海農(nóng)科院隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)苗辰表示,比賽是交流研究技術(shù)、落地創(chuàng)新成果的契機(jī),“向著衛(wèi)冕冠軍的目標(biāo),我們必須更加大膽地創(chuàng)造”。
賽場(chǎng)中涌現(xiàn)的“金點(diǎn)子”不止于硬件改造。依托國(guó)家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心和北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站聯(lián)合組建的綠葉先鋒隊(duì),11名隊(duì)員,人均博士。在改造環(huán)節(jié),他們創(chuàng)新性地取消了集裝箱內(nèi)的獨(dú)立設(shè)備間,將種植面積提升至87.9%;在種植環(huán)節(jié),當(dāng)手機(jī)已成為如今的新農(nóng)具,他們決定利用箱內(nèi)的攝像頭,開啟集裝箱種菜直播。
“通過(guò)直播,可以實(shí)時(shí)展示箱子內(nèi)的前沿農(nóng)業(yè)技術(shù),其間,我們會(huì)解答網(wǎng)友的即時(shí)提問(wèn)、科普農(nóng)業(yè)知識(shí),培養(yǎng)公眾對(duì)農(nóng)業(yè)的興趣和支持?!本G葉先鋒隊(duì)執(zhí)行負(fù)責(zé)人于景鑫說(shuō),“看一棵菜慢慢長(zhǎng)大,這本身也是治愈心靈的過(guò)程?!?/p>
與大賽共成長(zhǎng)
賽博農(nóng)人隊(duì)的楊浩是這個(gè)賽場(chǎng)上的老面孔,不過(guò),他今年有了新身份。在隊(duì)員的一致推選下,他成為了新任隊(duì)長(zhǎng)?!八膶么筚愗灤┝宋业恼麄€(gè)博士階段,從在師兄帶領(lǐng)下做數(shù)據(jù)采集、核算工作,到如今帶隊(duì)參賽,它是推進(jìn)我博士課題研究的原動(dòng)力。”
多次斬獲佳績(jī)的賽博農(nóng)人隊(duì)從2020年首次參賽至今一直堅(jiān)持“對(duì)話植物、高效生產(chǎn)”的理念。其核心原理是,通過(guò)監(jiān)測(cè)集裝箱內(nèi)二氧化碳與水的消耗量判斷整個(gè)環(huán)境是否適合植物生長(zhǎng),同時(shí)借助機(jī)器視覺輔助判斷植株是否健康,并據(jù)此進(jìn)行環(huán)境調(diào)控。這套思路被沿用至本次比賽,但同時(shí)也嵌入了更多創(chuàng)新的環(huán)境技術(shù)。
比如,為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、質(zhì)優(yōu)、降本,他們將空調(diào)內(nèi)嵌于集裝箱壁,并接入外界冷源系統(tǒng)。當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)5度及以上,系統(tǒng)將自動(dòng)引入外界冷源進(jìn)行降溫,從而減少空調(diào)負(fù)荷,降低能耗。
▲ 進(jìn)入決賽6支隊(duì)伍的集裝箱植物工廠已在光明花博邨投入使用。李傲|攝
上一屆的生生不息隊(duì)也在賽事中不斷成長(zhǎng),組建了新賽季的室墨司源隊(duì)。這支以上海交通大學(xué)師生為核心的隊(duì)伍具有濃厚的工科背景,在能耗智能管控方面具有突出優(yōu)勢(shì)?!吧蠈帽荣?,我們?cè)谥参锷砟P头矫嫦蚱渌麍F(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)了很多。再次參賽,我們希望繼續(xù)積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),未來(lái)能夠打造一個(gè)讓任何希望利用植物工廠技術(shù)種植蔬果的團(tuán)隊(duì)都能高效操作的開源平臺(tái)?!标?duì)長(zhǎng)熊元科表示。
作為工科團(tuán)隊(duì)的代表,熊元科在決賽首秀中帶來(lái)了諸多“腦洞”,比如,層架式栽培與動(dòng)態(tài)導(dǎo)軌的組合、節(jié)能率達(dá)到25%-35%的新型反光膜、預(yù)計(jì)能讓作物生長(zhǎng)提速60%-70%的椰殼腐殖土,以及準(zhǔn)備讓作物聽上音樂(lè),觀察具體聲波或赫茲對(duì)植物吸收養(yǎng)分的影響。
經(jīng)過(guò)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(shí)際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新階段,也因此吸引了更多“產(chǎn)業(yè)派”團(tuán)隊(duì)的加入。
首次參賽就闖入決賽的葉菜俠隊(duì)來(lái)自“中國(guó)蔬菜之鄉(xiāng)”壽光所在的山東濰坊。據(jù)隊(duì)長(zhǎng)解曉巍介紹,公司2020年成立以來(lái),專注于沙拉菜、中國(guó)菜、中草藥材、合成生物等綠葉草本類作物標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝研究,目前已經(jīng)在日本、韓國(guó)、阿魯巴、泰國(guó)等國(guó)家和地區(qū)落地植物工廠模式。
▲ 葉菜俠隊(duì)在每個(gè)種植單元安裝了遮光簾來(lái)縮小不同位置的光強(qiáng)差。李傲|攝
得益于過(guò)往積累,該團(tuán)隊(duì)僅耗時(shí)8天就完成了集裝箱改建的硬件交付,是速度最快的團(tuán)隊(duì)。與一些“學(xué)院派”從最大化提升產(chǎn)量切入比賽的視角不同,解曉巍更看重對(duì)植物和種植者的友好度。例如,他們?yōu)槊總€(gè)種植單元安裝了遮光簾,配備了專屬的空調(diào)風(fēng)管,讓作物擁有“五星級(jí)”的居住體驗(yàn);又如,在其他團(tuán)隊(duì)極力簡(jiǎn)化設(shè)備倉(cāng)做大種植倉(cāng)時(shí),他們卻設(shè)計(jì)了工具豐富,且全部標(biāo)簽化處理的設(shè)備間,希望種植小白也能無(wú)障礙操作。
“這場(chǎng)比賽并非軍備競(jìng)賽,不僅僅是為了攀登技術(shù)高點(diǎn),還要保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn),同時(shí)降低種植門檻,展現(xiàn)出方案的商業(yè)想象力?!苯鈺晕≌f(shuō)。
以賽促研,推動(dòng)植物工廠產(chǎn)業(yè)破局
“想要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大國(guó)向農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)的華麗轉(zhuǎn)變,智能裝備一定是主力軍?!闭雇@場(chǎng)充滿想象力的決賽時(shí),賀冬仙說(shuō)道,“在智能裝備的基礎(chǔ)上,利用AI技術(shù)顛覆傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,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。”
與靠天吃飯的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)不同,集裝箱植物工廠不僅不受天氣影響,還擁有一套“智慧大腦”,操作人員動(dòng)動(dòng)手指,就能完成整個(gè)空間內(nèi)的澆水、施肥、調(diào)光、補(bǔ)溫等工作。
為了展示不同燈光和栽培架轉(zhuǎn)速下生菜的生長(zhǎng)狀態(tài),秦楚漢掏出手機(jī)輕觸屏幕上的幾個(gè)按鍵,集裝箱內(nèi)燈光立刻從藍(lán)色變成紫色,栽培架轉(zhuǎn)動(dòng)速度明顯快了起來(lái)?!斑€需要更快嗎?”他笑著表示,可以一鍵控制。
另一邊,綠葉先鋒隊(duì)采用了大模型和小模型的組合,實(shí)時(shí)監(jiān)控集裝箱內(nèi)各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo),并給出調(diào)整方案。臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前的上海,濕度較高、體感悶熱,生菜也急需“降溫”。大模型午后向于景鑫發(fā)出“降溫提醒”,小模型迅速跟進(jìn)提示“通風(fēng)20分鐘”,他只要點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕,生菜就可以散熱了。
每支入圍決賽的隊(duì)伍都有自己的AI技術(shù)特色,“一鍵種菜”的科技?jí)粝胝谡者M(jìn)現(xiàn)實(shí)。在新時(shí)代背景下,保障農(nóng)產(chǎn)品供給安全,不僅需要培育良種良田,更需要?jiǎng)?chuàng)新良法良機(jī)。其中,良法是先進(jìn)的種植技術(shù)、管理方法等,而良機(jī)則是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備和智能化農(nóng)業(yè)科技裝備等。
在出席9月21日上午舉行的青年科學(xué)家沙龍時(shí),上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會(huì)科技處處長(zhǎng)徐杰也表示,植物工廠是上海市重點(diǎn)布局的農(nóng)業(yè)科技新賽道之一,需要綜合運(yùn)用機(jī)械、AI、生物等學(xué)科交叉技術(shù),開展協(xié)同創(chuàng)新,并推動(dòng)高校、科技機(jī)構(gòu)與企業(yè)的深度合作,加快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
▲ 上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會(huì)科技處處長(zhǎng)徐杰在青年科學(xué)家沙龍上做分享。劉云|攝
多多農(nóng)研科技大賽始終圍繞良法良機(jī)不斷展開前瞻性的創(chuàng)新與嘗試。從第三屆開始,比賽場(chǎng)景從玻璃溫室升級(jí)為集裝箱植物工廠,對(duì)垂直農(nóng)業(yè)和智能裝備進(jìn)行探索。賽事合作伙伴光明食品集團(tuán)的加入也預(yù)示著平臺(tái)經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)從線上線下的產(chǎn)銷對(duì)接開始向農(nóng)業(yè)科技研究領(lǐng)域縱深發(fā)展。
“光明與拼多多合作舉辦挑戰(zhàn)賽,就是要把農(nóng)業(yè)科研與產(chǎn)業(yè)打通,把實(shí)驗(yàn)室與市場(chǎng)打通,通過(guò)農(nóng)研競(jìng)賽搭建舞臺(tái),創(chuàng)建產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái),吸引匯集更多優(yōu)秀科研團(tuán)隊(duì)和科創(chuàng)企業(yè)投身科技農(nóng)業(yè)?!惫饷魇称芳瘓F(tuán)總經(jīng)濟(jì)師邵黎明表示,“要鼓勵(lì)創(chuàng)新,讓青年科學(xué)家在比拼的氛圍中,大膽想、大膽做,把新的理念和思路都體現(xiàn)出來(lái),在不同的方法路徑上碰撞出靈感的火花?!?/p>
“今年的決賽正好是南北方各三支隊(duì)伍參加,而且都有一家大學(xué)、一家研究所、一家企業(yè)。大家呈現(xiàn)的改建結(jié)果與種植方案,各不相同,可謂‘百家爭(zhēng)鳴’?!辟R冬仙表示,“搞科研,不光要會(huì)寫論文,還要面向產(chǎn)業(yè)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)。這個(gè)比賽最重要的意義就是結(jié)合產(chǎn)業(yè)難題,在年輕人當(dāng)中掀起創(chuàng)新風(fēng)潮,把他們的熱愛與活力激發(fā)出來(lái)?!?/p>
在9月21日下午舉行的“話少年:預(yù)見不同的自己”主題沙龍上,這群追夢(mèng)的年輕專家通過(guò)分享對(duì)話,又在一批中學(xué)生的心中播下了三農(nóng)的種子。實(shí)地參觀集裝箱植物工廠后,好奇的學(xué)生們都在思考“如何將垂直農(nóng)業(yè)搬進(jìn)校園”?!拔木吆小⒌V泉水瓶都可以嘗試作物栽培和生產(chǎn),只要加上營(yíng)養(yǎng)液,蔥蒜及菊科植物都是比較好實(shí)現(xiàn)的?!鄙虾^r(nóng)科院隊(duì)代表鼓勵(lì)學(xué)生們發(fā)揮想象、多動(dòng)手嘗試,在實(shí)踐中找到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的樂(lè)趣。
“青年人才的創(chuàng)新思維、科技能力和科研精神對(duì)于農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展至關(guān)重要。”拼多多集團(tuán)高級(jí)副總裁、首席發(fā)展官朱政表示,多多農(nóng)研科技大賽致力于探索具有前瞻性的農(nóng)業(yè)發(fā)展新路徑?!拔覀兿M膭?lì)越來(lái)越多的青年科學(xué)家投身到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,打破行業(yè)壁壘,利用技術(shù)專長(zhǎng),跨界賦能,為農(nóng)業(yè)注入新活力?!?/p>
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