如何將一只20尺的集裝箱改造成產(chǎn)量高、品質(zhì)好、能耗少、成本低的植物工廠？

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。本屆大賽旨在角逐出設(shè)計(jì)科學(xué)合理、建設(shè)快速便捷、種植節(jié)能高效、可復(fù)制推廣的智能化集裝箱植物工廠方案。

據(jù)悉，大賽自3月底開(kāi)啟招募以來(lái)，吸引了16支參賽隊(duì)伍、142名具有不同學(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)6支隊(duì)伍成功闖入決賽。

從農(nóng)研設(shè)想的提出到科技成果的落地,背后往往蘊(yùn)藏著多方的智慧與汗水。在這一過(guò)程中,電商平臺(tái)正成為賦能農(nóng)研成果轉(zhuǎn)化、人才培養(yǎng)的重要力量。為推動(dòng)農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展，起家于農(nóng)業(yè)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。通過(guò)搭建高能級(jí)發(fā)展平臺(tái)，拼多多不斷吸引更多創(chuàng)新人才和企業(yè)參與到農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中，為助推農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、鄉(xiāng)村振興全面發(fā)展提供了新的動(dòng)力源泉。

“爆改”集裝箱：

小切口重塑植物工廠新優(yōu)勢(shì)

植物工廠本質(zhì)是一種實(shí)現(xiàn)高精度環(huán)境控制的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施，將生物、工程和信息技術(shù)等融為一體，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)圖景。

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(kāi)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。

方寸之間，如何演繹神奇？比賽不僅要比拼水培生菜AI種植，還要較量集裝箱式植物工廠的制造水平，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、裝備制造、安裝調(diào)試能力、種植水平等方面進(jìn)行全方位技能考核，全面體現(xiàn)了工學(xué)、農(nóng)學(xué)乃至商學(xué)的學(xué)科交叉與跨界融合。

在9月20日的比賽現(xiàn)場(chǎng)，本屆大賽“產(chǎn)業(yè)派”“國(guó)際化團(tuán)隊(duì)”的代表——墨泉隊(duì)（MARY）融合中西方技術(shù)的旋轉(zhuǎn)式栽培架吸引了全場(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)?！皬堁牢枳Α敝g，讓所有種植槽在傳輸鏈條的帶動(dòng)下，在垂直方向呈W型緩慢移動(dòng)，形成一個(gè)大回環(huán)，每15分鐘轉(zhuǎn)一圈。

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)。”墨泉隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)秦楚漢解釋道。

植物工廠本身是一個(gè)多技術(shù)的集成體，每一個(gè)環(huán)節(jié)的“爆改”背后各有深意。

葉菜俠隊(duì)則更看重對(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，進(jìn)一步降低種植門檻，展現(xiàn)出方案的商業(yè)想象力。

賽場(chǎng)中涌現(xiàn)的“金點(diǎn)子”不止于硬件改造，還有觀念的顛覆。綠葉先鋒隊(duì)11名隊(duì)員，均為博士。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(kāi)啟集裝箱種菜直播。

“八仙過(guò)海、各顯神通”，來(lái)自不同領(lǐng)域、不同背景的參賽選手充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，以創(chuàng)新思維和跨學(xué)科視角，不斷優(yōu)化集裝箱植物工廠解決方案，以“小切口”“小變化”實(shí)現(xiàn)“含新量”“含綠量”的大幅度提升，努力把垂直農(nóng)業(yè)植物工廠的行業(yè)天花板抬得更高。

AI賦能智慧農(nóng)業(yè)：

以數(shù)智驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新引擎

在今年的比賽中，AI種菜無(wú)疑成了一個(gè)核心競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)和亮點(diǎn)。植物工廠在智能裝備的基礎(chǔ)上，利用AI技術(shù)顛覆傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，打造現(xiàn)代版“精耕細(xì)作”，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。

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(jué)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，同時(shí)也嵌入了更多創(chuàng)新的環(huán)境技術(shù)。

另一邊，綠葉先鋒隊(duì)采用了大模型+小模型AI架構(gòu)，大模型主要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)集裝箱的控制，小模型則精確捕捉到每一個(gè)地點(diǎn)的差異性，從而更好地訓(xùn)練大模型，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”。大模型午后向工作人員發(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)。

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。

來(lái)自上海交通大學(xué)的室墨司源隊(duì)，則基于能耗智能管控方面的突出優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步謀劃打造一個(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(kāi)源平臺(tái)。

人們可以看到，參賽選手們憑借對(duì)新技術(shù)的熟練運(yùn)用，充分利用AI算法來(lái)優(yōu)化集裝箱生菜種植方案，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)照光、通風(fēng)、灌溉和施肥等，并做到對(duì)整個(gè)環(huán)境的監(jiān)控，對(duì)病蟲(chóng)害、溫差等進(jìn)行提前預(yù)警和精準(zhǔn)防控，進(jìn)一步確保蔬菜的最佳生長(zhǎng)環(huán)境。

告別汗水農(nóng)業(yè)、靠天吃飯，“AI+農(nóng)業(yè)”引領(lǐng)著農(nóng)業(yè)走向更加智能化、可持續(xù)的未來(lái)。這就是AI賦能智慧農(nóng)業(yè)的意義所在。

看見(jiàn)“生生不息”：

農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化再提速

“多多農(nóng)研科技大賽”自2020年開(kāi)辦至今已歷時(shí)四年。究竟是怎樣的“三農(nóng)”情懷支撐著拼多多一路堅(jiān)持到底？

該賽事作為農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新平臺(tái)，一直圍繞設(shè)施農(nóng)業(yè)展開(kāi)攻堅(jiān)克難。回顧這些年的辦賽歷程，從云南的高原溫室，到上海的植物工廠；從草莓、番茄到生菜；從傳統(tǒng)種植到AI種植。每個(gè)改變，每次挑戰(zhàn)，都意味著在探索未來(lái)農(nóng)業(yè)的道路上又朝前邁進(jìn)了一步。可以說(shuō)，多多農(nóng)研科技大賽是一場(chǎng)聚焦設(shè)施農(nóng)業(yè)、未來(lái)農(nóng)業(yè)和前沿農(nóng)研科技的活動(dòng)，探索的領(lǐng)域可以為未來(lái)農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供一些可能成為現(xiàn)實(shí)的實(shí)施路徑。

農(nóng)業(yè)，是人類社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基石，而農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)每一次的巨大升級(jí)，都源于前沿科學(xué)的驅(qū)動(dòng)。深以為然的拼多多，作為中國(guó)最大的農(nóng)產(chǎn)品上行平臺(tái)之一，始終以農(nóng)業(yè)為增長(zhǎng)戰(zhàn)略的核心，致力于在農(nóng)業(yè)價(jià)值鏈的各個(gè)階段投資和創(chuàng)新，推動(dòng)品種培優(yōu)、品質(zhì)提升、品牌打造，增強(qiáng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)效益和競(jìng)爭(zhēng)力。

心系三農(nóng)，拼多多不僅組織全球性、高水平的農(nóng)業(yè)賽事，還與國(guó)內(nèi)一流農(nóng)業(yè)高校合作，針對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問(wèn)題，攻堅(jiān)出一系列成果，不斷推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新成果從“書架”走向“貨架”、從“實(shí)驗(yàn)室”走向“田間地頭”，以賽促研，推動(dòng)植物工廠產(chǎn)業(yè)破局。

據(jù)了解，截至目前，已有多項(xiàng)多多農(nóng)研科技大賽的賽事成果被寫成論文或進(jìn)入專利實(shí)審受理階段，涉及植物工廠環(huán)境優(yōu)化技術(shù)和調(diào)控方法、營(yíng)養(yǎng)液配方動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)等。與此同時(shí)，包括基于日累積光照量的植物補(bǔ)光方法、增加空氣流動(dòng)降低生菜燒邊癥狀發(fā)生率的方法、番茄產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型等一系列比賽過(guò)程中形成的創(chuàng)新種植技術(shù)，經(jīng)賽后實(shí)踐論證后也開(kāi)始運(yùn)用或推廣至農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線。此外，還有團(tuán)隊(duì)在比賽過(guò)程中看到“技術(shù)產(chǎn)品化”的場(chǎng)景和廣闊的市場(chǎng)前景，由此開(kāi)啟了將科研成果應(yīng)用于田間地頭的創(chuàng)業(yè)之路。

本屆衛(wèi)冕隊(duì)伍上海農(nóng)科院團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人指出：“通過(guò)去年的比賽，很多公司認(rèn)識(shí)我們、了解我們，上門尋求合作。所以我們覺(jué)得通過(guò)比賽展示我們的力量，把我們的技術(shù)推廣出去，這是非常好的模式。希望今年的比賽能獲得好的成果，和更多公司合作，將植物工廠種植技術(shù)更好地推廣?！?/p>

“多多農(nóng)研科技大賽”迄今已吸引了眾多青年農(nóng)業(yè)創(chuàng)新人才和優(yōu)秀現(xiàn)代農(nóng)業(yè)企業(yè)參與，推動(dòng)農(nóng)業(yè)技術(shù)的升級(jí)和轉(zhuǎn)型，也再次驗(yàn)證了數(shù)字技術(shù)和人工智能能夠切實(shí)有效地賦能農(nóng)業(yè)，智慧農(nóng)業(yè)大有可為。

從農(nóng)業(yè)大國(guó)走向農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)，不僅依靠農(nóng)業(yè)科技成果的不斷涌現(xiàn)，還有賴于成果轉(zhuǎn)化率的持續(xù)提升。以拼多多為代表的新電商平臺(tái)，將充分發(fā)揮電商平臺(tái)這一關(guān)鍵“引擎”，勇?lián)鷷r(shí)代使命，持續(xù)為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化鍛造“精兵利器”，不斷向上溯源，將重心轉(zhuǎn)到“最初一公里”的生產(chǎn)與種植環(huán)節(jié)，幫助更多的新農(nóng)人在廣袤鄉(xiāng)野上播撒種子，幫助更多農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)與收益增值。（陳瀟奕）