好好的博士生，为什么都去种菜了？

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原标题：好好的博士生，为什么都去种菜了？  
一大群博士生、90后年老人正踊跃投入“种菜”事业，让外界看到，农业将来图景减速走进公众糊口，“再也不靠天吃饭”的可能。  
作者|刘珊珊  
来源|极点商业  
一个钻研微纳米尺度热量保送和能量转换，并获取多种荣誉的纯工科博士，为什么忽然去种菜了？  
比来，来自上海交通大学的博导鲍华摇身一变，成为古代农民，在上海崇明光明母港集装箱里，率领团队将来90天内实现全重生菜种类——“翠恬”的种植，与其余三支一样博士星散的队伍，在第三届多多农研科技大赛的决赛中，进行一场质量好、产量高、算法优且功耗低的“终极对决”。  
关闭环境里种蔬菜，彻底没有土壤、光照、水份等天然环境能够依赖，鲍华们需求利用技术伎俩进行一系列智能温控和光源调理、精密养分液配比，乃至进行AI模型训练，才可能让生菜“茁壮生长”。  


这并不是一次简略的高校种植实验，而是需求斟酌大范围落地遍及的可能性，“如何用最低本钱，种出更多、更好吃的菜。”  
跟着城市人口激增，食品保障成为国内问题，诸多国度开始钻研垂直农业探究。1999年，美国哥伦比亚大学传授迪克逊·德斯帕米尔就提出构想，利用垂直农业技术，一幢30层摩天大楼能够养活5万纽约居民。  
这个设想目前仍属于“天方夜谭”，但其实不阻碍“垂直农业”概念在欧美走红。与之比拟，中国则蒸蒸日上，更可能是在试验室、远洋船队、极地科考站、太空进行探究，广袤大地依然是传统农业形式为主。  
这类状况当初已有显著改动。比来几年，一大群博士生、90后年老人正踊跃投入“种菜”事业，也让外界看到，农业将来图景减速走进公众糊口，“再也不靠天吃饭”的可能。  
01博士、90后为什么都来种菜  
     “日出而作，日入而息。凿井而饮，耕田而食。”先秦无名氏的《击壤歌》，道尽中国几千年农耕文化实质：一切食品都是依赖阳光、土壤出产出来。  
万物土中生，有土斯有粮。真正深化乡村，人们才会发现农民仍然在“靠天吃饭”，乃至难以保障根本支出。“逃离乡村”，一度成为抢手话题。  
“一定要好好学习，当前再也不务农。”1992年，郑建锋在河南周口出世后，从小就被父母谆谆教诲嘱托。  
作为豫东南大学地“粮仓”，距今约8000多年的“华夏第一石磨盘”就出土于此，成为周口农耕文明发祥地的什物见证。但直到如今，依然是传统农业或大棚温室为主的设施农业。  


周口是中国农业古代化程度缺乏、农业休息出产率低下的缩影。同时，新型食粮供应是古代农业面临的首要问题之一。  
废弃码头、摩天大楼、集装箱等能够改装的“动物工厂”，成为探究标的目的之一：密闭可控环境下，不受外界气象前提影响，动物能够一年365天无休成长。加之多层栽培差别，产量是传统农业几十倍乃至上百倍，无望让国人完全开脱数千年来靠天吃饭局限。  
这是一个用高科技打造的古代农业可继续出产零碎，包孕多个中心因素：第一，采取人工光源与养分液栽培技术；第二，多层栽培，出产环境和前提都由技术准确管制。  
技术含量抉择，需求更多高科技、高学历人材来“种菜”——93名青年终赛选手中，博士有39人，四支决赛入围队伍“含博率”高达58.3%，最年老的不到24岁，涵盖农学、机械与能源、动力、AI算法等不同综合学科，都摇身一变为为“新农人”。  
这些高学历人材，简直都是由于情怀、酷爱，乃至是信仰投身农业，进行长达数年乃至上十年的钻研。而且但愿本人的特长、教训，无机会改动故乡和中国农业。  
“这类古代农业模式，多是改动传统农业出产的办法之一。”郑建锋说。他率领的赛博农人（CyberFarm）团队，是闯入决赛队伍中独一全员90后团队，其中5人是博士后或博士。  


赛博农人团队  
古代农业这条路上，郑建锋曾经走了十年。20十一年高考时，郑建锋如父母所愿走出周口，考上北大——他选择中国农业大学农建专业，实现本硕博连读。2021年他以博士身份，进入农大设施农业工程重点试验室，夜以继日钻研设施农业，以及智能温室和动物工厂的运用落地。  
在“赛博农人”团队，想要改动故乡命运的还有90后女孩杨瑞梅。她来自云南京大学理，对“靠天吃饭”有着直观领会。本硕钻研农业工程，博士钻研动物工厂，在竞赛中担任水培生菜生理信息监测——她但愿，能研发一些简略、廉价的装备，替代农民栽培、施肥或收割。  
这是一切团队“种菜”的独特设法。“但愿打破学科壁垒，用农-工多学科穿插融会去解答农学困难。”作为上海交大“生生不息”队长，鲍华说。  
鲍华但愿将本人的特长——动力钻研，用于“翠恬”种植。他曾和上海交大农业与生物学院协作，为海岛等偏僻无海水地域的蔬菜供给，提供无土、无海水、无电源前提下胜利种菜的解决计划。  


上海交大“生生不息”团队  
“咱们会把南极种植陈腐蔬菜的教训，应用到集装箱垂直农场。”“上海农科院”队队长何立中博士说。2014年从南京农业大学蔬菜学专业后，他始终在国度设施农业工程技术钻研核心崇明基地，从事动物工厂栽培技术钻研。  
2014、2015年南极长城站、中山站接踵建成温室，尝试种植陈腐蔬菜时，何立中等人担任为科考队员在仿真南极前提下提供培训，教他们如安在极地“种菜”。  
“咱们想让社会看到，一种可以把出产效力提到很高程度的出产模式。”这是“生菜快长”队（lettus grow）队长徐丹的初衷，他是设施农业畛域小着名气的极星农业开创人，曾为北京冬奥会供给生菜。  
在徐丹看来，动物工厂是设施农业最初级开展阶段，也是权衡一个国度农业高科技程度首要标记之一。只管这类模式是不是合乎中国农业，是大面积推行仍是小面积种植，都没有肯定——但最少，能够证实中国有更多90后博士，能经过偏心比赛，关上古代农业想象大门。  
02高效成长，AI管制来解决？  
进入2月，立春已过，大地回暖，上海崇明花博园迎来一年最美赏花季。  
在光明母港垂直农业钻研核心，四支团队竞逐的集装箱一字排开，外部一侧是环控零碎，一侧是栽培口，每一个层都被联系成一个个小格子，葱绿生菜沐浴着LED人造灯，喝着人工配备的养分液。  


与多多农研前两届竞赛不同，这一次种植场景从云南高原温室降级为纯人工光的动物工厂——没有土壤、没有日照，难度全方位降级。  
没有土壤与日照前提下，动物工厂次要环抱光源翻新、栽培技术、智能化管制三项症结技术进行冲破。  
光源上，目前国际外通常采取LED灯进行翻新，它能够组分解动物需求的光谱。栽培技术上，NFT、DFT技术为根底的多种平面多层无土栽培技术设备，合适蔬菜、根茎类动物出产。  
最大困难是智能化管制——从成长模型、种植决策到成长形态，进行高效环保的出产因素管制。例如，营养、光照的智能管制，不只拥有时间、空间要求，还需求和其余多种环境因素耦合兼顾管制——好比温度、湿度、二氧化碳、干净度等，任何一个细节有所失误，都会终究影响蔬菜成长速度、产量和质量。  
徐丹对此有着粗浅经验。有一年在北京温室育苗时，在嫁接苗“伤口愈合”症结时代，因为没管制好温度和湿度，三分之一的苗没嫁接胜利，枯死在温室里。  
加之“翠恬”是全新种类，四支团队此前并未掌握其作物生态特点，以往教训和战略都需求改变，稍有失慎，满盘皆输。  
容错率如斯低，惟有经过人工智能的海量数据，能力找到最好生态模型——这是一条能够用线性函数来表白的进程，时间、重量是其首要坐标，以此描画出彻底不同于土壤成长的曲线模型。  
人工智能如何与智慧农业结合，这些90后博士其实不生疏。3年前，郑建锋经过AI，制作出了肌理丰盈、多汁丰满的AI草莓，率领团队获取第一届多多农研科技大赛AI组冠军。  


参赛队伍在AI、算法方面都有深挚积攒  
这恰是四支队伍之间才能最大比拼。90天比赛内，每一个茬生菜的光、温、气、水、肥五大元素的参数监测，以及成长情况、成长环境的精密调控，都是经过AI提供，人工分配而成。  
其实，这解释了动物工厂为什么是现如今工业、农业最高状态结合的缘故：一方面，除了AI，大数据、云计算、数字技术、分解生物等先进技术都有运用；另外一方面，需求更专业的多学科人材，调剂五大元素配比、成长计划乃至成长模型，指点终究出产。  
“搞农业的、搞机械与能源的、搞动力的、搞AI算法的，都聚在一同。”第三届多多农研科技大赛评委、上海市农业迷信院园艺所所长朱为民就说，只要一切人配合起来，能力实现应战。  
总体来看，AI、算法如何与农业智慧化融会上，通过三届探究，已经是已经一个认知逐步片面、技术翻新着重点各有不同的进程。  
例如，郑建锋团队此前积攒了少量LED光照调控等技术专利，他们将经过AI，针对“翠恬”生物特点，找到专属于它们的“光配方”——即光谱组合与配比，实时静态提供光信号和光合能量，进步出产效力。  


上海农科院团队  
何立中团队则结合AI辅佐验证、预警运用，完成栽培环境的精准管制和资源高效利用；徐丹方案在无限空间内种更多动物，试图验证农业出产中，有多少决策能够被AI替代。  
“农业AI至关于自动驾驶AI，辅佐人们避开风险、及时提示纠错。”徐丹说。然而，这其实不象征着将标的目的盘交给AI，更不料味着能够替代农业专家，而是一个高效成长、影响出产本钱变化的协同进程。“无论如何，中心依然是人。”  
03困于本钱，走出试验室的微小应战  
1957年，世界上第一家动物工厂降生在丹麦。1974年日本等国也逐渐开展起来，东芝、富士通、松下、夏普等日本科技巨头扎堆建立。如今在国际，动物工厂也其实不陈腐——目前我国动物工厂总数曾经超过250座，成为数量仅次于日本的动物工厂大国。  
但坦白地说，目前能够称为落地遍及胜利案例的动物工厂，国际难寻更多案例。  
缘故在于，动物工厂最难的不是技术瓶颈，而是建立本钱和经营本钱居高不下——这简直是一切参赛选手对动物工厂的间接意识。  


建立本钱上，集装箱这样的动物工厂，在全关闭环境下进行出产，需求投入包罗外保护构造、空调零碎、人工光源安装、多层栽培架、养分液循环与管制零碎、计算机调理与管制零碎在内的系列低廉工程与设备。  
最大问题是可怕的后续经营本钱，这次要是天天24小时不中断的人工照明、气象管制动力损耗带来。美国堪萨斯州土地钻研所此前以为，假使利用垂直农业取代美国全年小麦出产，仅照明用电需要，就是美国一切电站1年出产总电量的8倍。  
鲍华团队提供的数据，也证明了这点：以后动物工厂所面临的最大应战来自动力损耗，其中电力损耗占比52%、休息力损耗占18%。此外，各种资料费、工人劳务费、物质运输费、人员办理费等也不成小觑。  
这致使商业上的理想应战是，价钱成为动物工厂蔬菜端上普通人餐桌最大妨碍。普通生菜每公斤本钱不超过8元，而动物工厂每公斤生菜需求损耗10度电——这仍是以后行业较高程度，产品本钱高达20多元。  
价钱低廉消费者鲜有问津，又会拖累企业盈利。日本是寰球LED照明、动物工厂开展最快国度，但按照《福布斯》报导，日本动物工厂有大约70%无奈完成盈利，乃至有人以为，这一数字应该接近90%。  
在美国，被昂扬能耗本钱拖垮的垂直农场企业，不在多数。成立于2010年的Farmedhere，曾是北美最大的室内垂直农场，但深受LED灯照明本钱的困扰而宣布开业。  
因此，一切动物工厂想要走出试验室，都需求以升高能耗为导向，以最低能耗获取最大产出。乃至，这能够抢先掌握将来竞争中心。  
如何升高动力损耗上，四支队伍有着相反的地方，能够简略了解为经过人工智能技术和管制战略，优化灯源、光谱、环境设计等的能耗利用。  
勤俭用电、进步光电转换效力是郑建锋团队思绪。基于以往“AI种植草莓”教训和试种的反馈，郑建锋团队提出静态提供光信号和光合能量，为动物定制光配方。  
这能够简略了解为，不同作物需求不同的光周期，寻觅到动物最好光合成长均衡点后，静态提供光源能耗，就能找到生菜用电能耗最优模式。  


徐丹的思绪和郑建锋有相似的地方，他以为按照传感器监测的动物成长状况，能够不停给植株调剂“座位”，不同密度区给予不同光强度与光配方，完成空间与光能的最大化利用。  
升高空调能耗，是鲍华本次竞赛关重视点，他但愿优化光源配备、加大光学新资料的运用，同时让工厂外部完成水、养分液的循环利用，进步动力利用效力。“产量进步40%以上，能耗升高25%以上。”  
此前，该团队探究清洁动力的利用，胜利进行水面上零耗能，光伏新动力发电种植蔬菜试验。这也让外界看到，“万物成长能够分开太阳”——光伏、风能、水力等取之不尽的动力，也能够为动物工厂提供能量。  
04落地遍及，端上消费者餐桌已有可能？  
详细到能耗能够升高到甚么水平，还需在90天后揭晓谜底。但这些探究最少能够证实：动物工厂本钱困难，看下来并不是无解之题。  
现实后果是，一旦动力损耗被验证能够经过优化、代替形式升高到一定程度，且高效、高产，那末设施上的一次性较大投入，就其实不过重要。加之人工智能无人化办理，动物工厂经济性也就会凸显出来。  
中国蔬菜需要市场微小。商业角度来看，蔬菜动物工厂种植价值远远超过水稻、小麦等主粮，且种植难度、要求更低。好比生菜，市场均匀价钱在每斤近4元，超太小麦均匀1.5元的价钱。  


在我国，生菜是一个微小产业，由于脆嫩清新的口感，以及所代表的安康餐饮理念，走进了千家万户。据FAO统计数据显示，2020年，我国生菜和菊苣类蔬菜收获面积达606.43千公顷，在寰球所占的比重为49.45%。但大部份都是传统农耕、温室大棚形式种植出来，耗时久且产量不高，“生吃”的平安性、干净度上也比不上动物工厂。  
因此，一旦动物工厂的生菜种植运用遍及失掉验证，那末无疑会放慢中国消费者对动物工厂种植的认知——像生菜这样的蔬菜，会很容易走进菜市场，端上普通消费者的餐桌。  
而鉴于动物工厂微小潜伏劣势，生菜种植对探究智慧农业的运用遍及和商业模式，更是拥有可继续开展意义。  


“假如咱们北京基地可以盈利，那末就能拷贝到全国任何一个中央。”这是徐丹的“野心”。此前，智能新技术的运用，使他基地里作物简直开脱农药使用，单位面积耗水量缺乏传统农业的1/10、产量却是传统农业10倍以上。  
在徐丹方案里，本次竞赛中训练的AI，还能够为后续更大范围高端动物工厂办事。好比，将本人教训转化为逻辑与数据，设计出算法模型，就能在更多农业场景运用。  
AI种植才能在农业出产中已有诸多运用。在小汤山国度农业科技示范园，郑建锋团队此前的科研效果，包罗草莓养分液配方静态调剂技术等失掉了推行。在辽宁丹东东港，一家草莓协作社在引进智多莓公司AI技术后，完成了一集体办理7-8个大棚同时产量翻倍的成果。  
这类落地运用案例，对解决将来人类开展诸多问题相当首要——好比，成为解决大城市食粮供给、人口、资源、环境问题的首要途径。  
寰球一些城市已放慢探究步调，在四面环海的新加坡，把垂直种植模式运用到城市农业中后，成为绿地掩盖面积为50%的“花园城市”。  
这也是郑建锋们的指标所在：助推基于动物工厂技术的鲜食蔬菜范围化高效出产，为北京、上海等大型都市的菜篮子工程提供解决计划。  
此外，在极地、荒漠、戈壁、海岛、水面、太空等极端环境，也已胜利验证，科技带来的种植反动，是食品自给、蔬菜自在的首要伎俩。  


南极中国科考队完成了蔬菜自在  
一个例子是，在冰雪掩盖的南极长城站，各种绿色蔬菜、黄瓜、西红柿、辣椒等正在全透光温室里肆意生长，年产量达900斤，彻底知足科考队日常所需。  
2月13日，往年地方一号文件公布，这是21世纪以来，地方延续出台的第20个指点“三农”任务的一号文件，建立农业强国成为重中之重。  
这象征着，无论是科技与农业的智慧融会，仍是更多人材跨界变身“新农人”，都才刚刚开始。  
在“生菜快长”队，队员林童本科到留学博士都是计算机迷信，但在刘宁晶博士影响下——后者是徐丹第二届参赛队员，此前保持绿卡回国参加拜耳从事数字农业名目，才踏入了农业畛域。如今，林童是拜耳作物迷信亚太区数农孵化器的数据迷信家，试图将算法与农业更好结合。  
这恰是拼多多长时间扎根农业的使命。“但愿经过科技带来农业畛域的反动性变动。”拼多多初级副总裁朱建翀表现。2020年以来，拼多多延续三年牵头举行多多农研科技大赛，播撒农业数字化但愿种子，吸引更多高学历、年老人参加其中。