为了种出茁壮可口的生菜,这群来自中国农业大学、上海交通大学、上海农科院、 北京市农业技术推广站等高校院所的年轻人使出浑身解数:“大模型+小模型”智能控制系统、空调节能控制算法、冷凝水回收、旋转式种植架……最终,产量高、品质好、能耗低、花费少的队伍将会胜出。在集装箱里长出的,将是垂直农业的未来。
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“码农”转型“菜农”
2016年,秦楚汉在加拿大一家智能自行车公司做软件产品开发,因为“爱折腾”,他一直在寻觅新的创业领域和机遇。当时,国内共享单车风靡,有朋友建议他“复制”到加拿大,“肯定很赚钱”。但他没有追逐“风口”,而是想找到一个能长期追求的事业。
从“码农”转变为“菜农”的契机源于他在一期播客中听到“恶劣天气和地质灾害都能立即切断粮食供应”的信息,这触发了秦楚汉创业的火苗。半年后,秦楚汉辞职,在加拿大创办了一家垂直农业公司,他的同学、朋友几乎都在金融、计算机、咨询等行业。有人不解:“你一个码农,为啥要去农业挣钱?”
作为程序员的秦楚汉认为,世界上每件复杂的事情都可以被量化,也都有规律可循。在他的头脑里,“‘万物皆可码代码’,农业生产也不例外”。
小时候,在上海的家里,他观察阳台上大蒜生长、植物开花,认识到“有了合适的营养和温度就能长大”。入行之后,结合编程思维,秦楚汉想为植物生长创造不依赖自然环境的“象牙塔”,满足“温、光、水、气、肥”的需求。
“象牙塔”的专业说法是“植物工厂”,也称为垂直农业。这是一种比温室大棚更有技术含量的农业生产方式,通过计算机、电子传感系统等装备对植物生长的环境进行高精度、自动化控制。秦楚汉码代码的技能,在植物工厂大有用武之地。
植物工厂颠覆了“迎合大自然节律变化”的原始耕种逻辑,在空空的房间里,为植物搭建“讨好型”自然环境,凭借AI技术,使环境反过来迎合植物的生长需要。作物把生长的潜能发挥到极致,生产效率和产量自然提升。
以叶菜为例,传统农田种植一年只能种两三茬儿蔬菜,但植物工厂无须休耕,一年可以种植10-15茬儿,生长周期比露地栽培缩短五到八成。年亩产量可达传统农田栽培的数十倍至上百倍。这次参加比赛,秦楚汉种的是生菜,如果全年不间断生产,他估计同等面积年产量约是传统农业的40-70倍。
“有1000种作物,就要码1000套代码。”每次增种一个品种,秦楚汉都要在海量的文献里“泡”一周,记录作物的基本信息和习性,琢磨国内外专家的经验和方法。
灯光、空调、水泵、通风、种植架、监测水培溶液电导率和酸碱度、空气温湿度、二氧化碳浓度以及光强度的传感器……这些因素都要接入代码。在设计算法初期,最密集的时候,秦楚汉每3-5分钟就要采集一次植物生长的各项数据,数据量达到六位数,基于植物生长所需的基准值,初始算法才能构建出来。
植物是活的,每时每刻都在发生变化,在不同的生长周期,需求各不相同。这意味着,代码中会产生很多变量,一个变量的产生,牵动其他数值的变化。有时候,含氧量偏离了几毫克,作物就会有“应激”反应。这些因素挑战着秦楚汉的耐心。
“农业是一门非常浩瀚的学科,植物比人类存活的时间久,是非常复杂的生物体。”说起这些,秦楚汉的眼里满是敬畏。创业4年后,他才赚到钱。
从“伺候”人到“伺候”菜
10月的上海崇明岛上,25岁的熊元科也和队友们拥有一个集装箱。作为比赛“对手”的他,和秦楚汉有着同样的目标,“让人类不再看天吃饭”。
种菜,熊元科是“门外汉”。在上海交通大学,他读研的方向是能源动力学,主要研究空调的能源系统。他在父母用软件抢菜时发现,上海的蔬菜是从外地运过来的,他想:为啥不直接在城市里种菜?
“我想试着解决。”熊元科联系到学校研究植物工厂的老师和同学,大家一拍即合,一起参加了两届光明多多垂直农业挑战赛。“他们需要咱们学动力的来解决节能减耗的问题”。
在垂直农业中,用电构成最大的运营成本。相关数据显示,植物工厂种植一千克生菜需要消耗10度电左右,而电量成本占总成本的40%-70%。
为了让普通农户用上植物工厂,降成本是比赛比拼的重要指标,主办方为每支参赛队伍设定了40万元的经费上限,包括硬件设备、软件系统、自动化系统和安装运输等开销。产量高、品质好、花费少的团队能获得最终胜利,这意味着光是技术牛,成本不可控,是赢不了的。
熊元科团队的集装箱内部更亮堂。他们在箱体上贴了一种反光膜,能提高光的利用率,节省45%的光能耗。他们还研发了空调节能控制算法,将集装箱内原本每日70度的耗电量降到30度以下。其他参赛队伍也在节能方面费尽心思:遮光、改善通风、冷凝水回收,哪怕省一度电,都要尽力一试。
为了提高每平方米的产量,熊元科团队给生菜听音乐。他们做了3组对照实验,一组听摇滚乐,一组听电子乐,还有一组安安静静。实验结果表明,一天听3个小时音乐的两组生菜,总体产量有10%左右的提升。
相比种菜,熊元科更喜欢为菜服务。“植物比人更脆弱”,熊元科说,植物对环境的适应性很低,一旦离开了某个区间,它们很难活下去。以本次大赛种植的“优雅”生菜品种为例,它们最喜欢的温度在22摄氏度左右,大幅过热会造成烧心,降冷过头又容易限制长势。