從“爆改”集裝箱到AI種菜，“多多農(nóng)研科技大賽”探索更多可能
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”決賽在上海正式啟幕。作為推動農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要行業(yè)舉措，拼多多自2020年起牽頭舉辦“多多農(nóng)研科技大賽”，迄今已來到第四屆。而在今年，是拼多多連續(xù)第二年攜手光明食品集團，聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)大學、浙江大學，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、改造的主動權(quán)交給參賽隊伍，探索這一設(shè)施農(nóng)業(yè)“高階版本”蘊含的更多可能性。
“植物工廠是農(nóng)業(yè)數(shù)字化的前沿板塊，也是近年來農(nóng)業(yè)高新技術(shù)成果落地應用的活躍領(lǐng)域。”中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任、首席專家趙春江表示，大賽匯集了全球青年農(nóng)業(yè)創(chuàng)新人才和高成長性農(nóng)業(yè)科技企業(yè)，能夠促進農(nóng)業(yè)前沿技術(shù)交流和創(chuàng)新，并推動一系列科研成果應用與推廣，為農(nóng)民增收、產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新動力。
創(chuàng)新成果涌現(xiàn)，挑戰(zhàn)集裝箱種植難點
“采用可移動垂直吊掛栽培架，能充分利用集裝箱內(nèi)70厘米的過道，提升實際種植面積”。“通過高速流動的液體將植物燈產(chǎn)生的廢熱導入集成管道，可以實現(xiàn)冬夏反向調(diào)溫，降低能耗”。“采用五面保溫、雙面彩鋼卷板和高效制冷機組合，預計綜合能耗能夠降低25%”……本次大賽期間涌現(xiàn)出來的創(chuàng)新成果，讓集裝箱種植這個垂直農(nóng)業(yè)賽道的天花板，成為參賽團隊展示創(chuàng)意與落地的舞臺。以比賽現(xiàn)場墨泉隊帶來的創(chuàng)新機械為例，這是一個長5米、高度超過2.4米的巨型裝置，至少4組半徑約30厘米的滑輪組拉動鉸鏈，帶著逾兩米長的食品級不銹鋼種植槽緩慢旋轉(zhuǎn)，“張牙舞爪”的外形使其一出場就吸引全場目光。
據(jù)悉，此類歐美技術(shù)風格的旋轉(zhuǎn)式種植架在國內(nèi)并不常見，研究植物工廠多年的中國農(nóng)業(yè)大學教授、本次賽事評委之一賀冬仙坦言，“這支隊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，小到滑輪組件，都凝聚了隊員的巧思。“在空間利用率、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。”墨泉隊表示，由于飲食習慣及經(jīng)濟發(fā)展的差異，歐美植物工廠的設(shè)計理念與國內(nèi)流行的日本流派，差異很大。“國內(nèi)植物工廠團隊散在全國各地，通過大賽，大家聚在一起，背靠背交流，很有意義。我們把在加拿大學習、創(chuàng)業(yè)期間積累的想法、創(chuàng)意帶回國，帶到大賽上，算是拋磚引玉。”
為了探索植物工廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展攻堅克難，上海農(nóng)科院隊的方案則更大膽。該團隊落地了一套總共6層的可移動式垂直吊掛栽培架。從植株的育苗期到成長期，這些架子逐漸展開，可為每架生菜留出20厘米的生長間距，整個空間至多種植1600余株生菜，是目前6支隊伍中種植數(shù)量最“激進”的方案。
“通過直播，可以實時展示箱子內(nèi)的前沿農(nóng)業(yè)技術(shù)，其間，我們會解答網(wǎng)友的即時提問、科普農(nóng)業(yè)知識，培養(yǎng)公眾對農(nóng)業(yè)的興趣和支持。”綠葉先鋒隊執(zhí)行負責人說，“看一棵菜慢慢長大，這本身也是治愈心靈的過程。”
多次參賽并斬獲佳績的賽博農(nóng)人隊繼續(xù)堅持“對話植物、高效生產(chǎn)”的理念，通過監(jiān)測集裝箱內(nèi)二氧化碳與水的消耗量判斷整個環(huán)境是否適合植物生長，同時借助機器視覺輔助判斷植株是否健康，并據(jù)此進行環(huán)境調(diào)控。本次大賽上，又嵌入更多創(chuàng)新環(huán)境技術(shù)。比如為實現(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)。當室外溫度低于室內(nèi)5度及以上，系統(tǒng)將自動引入外界冷源進行降溫，從而減少空調(diào)負荷，降低能耗。
以上海交通大學師生為核心的室墨司源隊，在能耗智能管控方面展現(xiàn)出突出優(yōu)勢，想要在未來“能夠打造一個讓任何希望利用植物工廠技術(shù)種植蔬果的團隊都能高效操作的開源平臺”。
還有首次參賽就闖入決賽的葉菜俠隊。該團隊來自“中國蔬菜之鄉(xiāng)”壽光所在的山東濰坊，是“產(chǎn)業(yè)派”團隊代表。據(jù)介紹，公司2020年成立以來，專注于沙拉菜、中國菜、中草藥材、合成生物等綠葉草本類作物標準化生產(chǎn)工藝研究，目前已經(jīng)在日本、韓國、阿魯巴、泰國等國家和地區(qū)落地植物工廠模式。
基于過往積累，該團隊僅耗時8天就完成了集裝箱改建的硬件交付，是速度最快的團隊。不同于“學院派”從最大化提升產(chǎn)量的切入視角，葉菜俠隊更看重對植物和種植者的友好度。例如，他們?yōu)槊總€種植單元安裝了遮光簾，配備了專屬的空調(diào)風管，讓作物擁有“五星級”的居住體驗；又如，在其他團隊極力簡化設(shè)備倉做大種植倉時，他們卻設(shè)計了工具豐富，且全部標簽化處理的設(shè)備間，希望種植小白也能無障礙操作。
融合AI技術(shù)特色，帶動農(nóng)業(yè)科技研究縱深發(fā)展
值得注意的是，本次“多多農(nóng)研科技大賽”中，每支入圍決賽的隊伍都有自己的AI技術(shù)特色，“一鍵種菜”的科技夢想正在照進現(xiàn)實。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”，操作人員動動手指，就能完成整個空間內(nèi)的澆水、施肥、調(diào)光、補溫等工作。在墨泉隊，只需用手機輕觸屏幕上的幾個按鍵，不同燈光和栽培架轉(zhuǎn)速下生菜的生長狀態(tài)就得以直觀展示出來；綠葉先鋒隊則采用大模型和小模型的組合，實時監(jiān)控集裝箱內(nèi)各項環(huán)境指標，并給出調(diào)整方案。
新時代背景下，保障農(nóng)產(chǎn)品供給安全，不僅需要培育良種良田，更需要創(chuàng)新良法良機。其中，良法是先進的種植技術(shù)、管理方法等，而良機則是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械設(shè)備和智能化農(nóng)業(yè)科技裝備等。想要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)大國向農(nóng)業(yè)強國的華麗轉(zhuǎn)變，智能裝備一定是主力軍。而在智能裝備的基礎(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。
在出席9月21日上午舉行的青年科學家沙龍時，上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會科技處處長徐杰也表示，植物工廠是上海市重點布局的農(nóng)業(yè)科技新賽道之一，需要綜合運用機械、AI、生物等學科交叉技術(shù)，開展協(xié)同創(chuàng)新，并推動高校、科技機構(gòu)與企業(yè)的深度合作，加快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。
“青年人才的創(chuàng)新思維、科技能力和科研精神對于農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展至關(guān)重要。”拼多多集團高級副總裁、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。“我們希望鼓勵越來越多的青年科學家投身到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，打破行業(yè)壁壘，利用技術(shù)專長，跨界賦能，為農(nóng)業(yè)注入新活力。”
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