如果失去陽光，失去土壤，失去雨露，人類還能種好菜嗎?

普通人有疑問，農業(yè)研究者們則在用行動驗證。2023年2月底，四支背景各異的研究團隊齊聚上海崇明島，進駐四個標準集裝箱——他們要在3個多月的時間里，自主控溫、控光、控肥，探索植物生長的極限。

這是第三屆多多農研科技大賽決賽給出的“命題作文”。

(資料圖片僅供參考)

春去夏來，集裝箱里的三茬生菜已完成采收。在決賽答辯和頒獎現場，我們見到了很多年輕人，他們有的此前完全不會種菜，因為這次大賽確立了從事智慧農業(yè)研究的目標;有的已連續(xù)三年參賽，打算把這次采集的數據使用到博士論文里。

集裝箱里種植的生菜

他們是種地的少年，正在做著很酷的事。

少年，去種地嗎?

24歲的熊元科是交大生生不息隊的成員，本屆大賽，他們自研了數據管理平臺，還在3個月的時間內驗證了生菜種植的環(huán)控算法，最終獲得三等獎。

但時間倒回1年前，熊元科還是種植界的“菜鳥”。

2022年夏天，此前一直專注于城市建筑能源優(yōu)化的熊元科突然琢磨，自己能不能在家里種菜?他買來一堆材料，興致勃勃地查找垂直農業(yè)的資料，在房間搭建起小型種植區(qū)，邊種菜邊研究運營仿真方法，甚至跟同學做出了能源優(yōu)化系統的雛形。

育苗倒是挺順利，生菜種子很快長出小苗來，但很快流程就卡住了。

“我也不知道卡在哪兒，有好多瓶營養(yǎng)液，有一個配方，然后我就這瓶倒一點那瓶倒一點，”熊元科手用雙手比劃倒營養(yǎng)液的動作，接著兩手一攤，“菜最后一顆都沒種出來，這個流程我自己是真跑不通?！?/p>

但失敗的種菜經歷，反倒讓他開啟了智慧農業(yè)的大門。經導師介紹，熊元科接觸到參加此次多多農研科技大賽的交大參賽隊，他所擅長的能源優(yōu)化技術，剛好能協助減少植物工廠的耗能問題。

生生不息隊的人員構成是“5+1”模式，5位工科背景的成員加1位種植專家。熊元科笑稱，他們5個人負責跑模型、出數據，再把數據“投喂”給組內唯一種過菜的“農業(yè)大佬”。

不到1年時間，熊元科已經從一個種不出菜的門外漢，變成立志于從事現代農業(yè)研究的新農人，他打算在交大攻讀博士學位，研究方向正是植物工廠?！八闶钦业搅宋蚁乱浑A段的目標吧，比起從99到100的工作，我更喜歡從0到1的工作。我覺得農業(yè)是最重要的一個產業(yè)，但它也是（大學生求職時）有一點被嫌棄的產業(yè)，它需要得到更多人的重視?！?/p>

參加這屆比賽時，熊元科結交到不少同樣從事現代農業(yè)研究的年輕朋友。例如平均年齡只有25歲的Cyber Farmer團隊，成員全部來自中國農業(yè)大學，是設施農業(yè)工程重點實驗室的師兄妹。他們是第一屆大賽的冠軍得主，在本屆賽事中獲得二等獎。

今年博士三年級的楊浩參加了全部三屆多多農研科技大賽。因為師兄鄭建鋒做草莓育種研究，跟第一屆大賽的課題吻合，所以機緣巧合下參賽，并一舉奪冠。到今年，參加大賽已經成為一種師門傳承。

楊浩也從三年前跟著師兄做項目的小師弟，變成了隊伍里的“大哥”。導師很支持，一直告訴他們，農業(yè)研究要看未來能不能對實際生產有價值，要接地氣，扎根在土地里。

師門的小師妹李雨濃是Cyber Farmer團隊年紀最小的成員，明年，她將前往荷蘭瓦赫寧根大學繼續(xù)攻讀博士學位，她指著對面兩位正在讀博師兄說:“估計這就是我們下一屆的隊長，這是我們下下屆的隊長。”

Lettus Grow的隊長徐丹已經從瓦赫寧根大學畢業(yè)10年了，答辯和頒獎典禮期間，恰逢不少地區(qū)高考出分，他收到一條意料之外的微信?！耙粋€可能有20年沒見面的小學同學，突然來問我說，他有個親戚高考出分了，想報農學專業(yè)，說來問問我的意見?！?/p>

徐丹也是北京極星農業(yè)的創(chuàng)始人，無論是在荷蘭求學時，還是回國創(chuàng)業(yè)后，這是頭一次有人來找他咨詢農學專業(yè)。

“大半夜的，你看，我回復他好多，給他介紹設施園藝發(fā)展前景，上游下游的人才缺口。”徐丹打開微信翻出聊天記錄遞給我看，全部是大段的回復，他補充道，“起碼有人主動問我咨詢（農學）專業(yè)的時候，我覺得有變化了。”

植物，居然有脾氣?

真正接觸農業(yè)前，熊元科覺得植物也是一種可標準化的研究對象，設置參數、跑通模型，那些綠油油的菜苗就會變成一堆數據。等到了實踐中，他才發(fā)現，工學和農學的結合，沒有他想象中那么簡單。

一樣的肥，一樣的水，一樣的光照參數，長出來的菜卻是不一樣的。剛接觸農業(yè)時，熊元科一頭霧水，但現在他已經能坦然接受植物的“小脾氣”了?！八赡懿幌矚g吧，得看它喜不喜歡，它畢竟還是一個活的東西。就像一個小孩子，你再怎么懂人性，還是不能完全知道他為什么開心，知道怎樣可以保證他考上清華北大?！?/p>

為盡可能控制變量，主辦方為四支隊伍提供同樣的集裝箱，同樣的內部硬件設施，以及同樣的生菜新品種“翠恬”——此前，四支隊伍均未種植過這一品種，他們需要在90天時間內熟悉品種、調試參數、確定方案，最終完成種植。

經過兩輪試種，在第三輪最終種植中，同樣的翠恬種子長出了不同的翠恬生菜，植物開始展現它神奇的“個性”。

有的隊伍種出的生菜“個子”很高，帶來更高的產量;有的隊伍種出的生菜“外貌”最佳，具有更高的觀賞性;有的隊伍種出了可食用部分最多的生菜，能換來更高的經濟價值;有的隊伍的生菜口感最清甜，獲得大眾評審的一致好評。

同一批種子，同樣的硬件條件，怎么會種出從“外貌”到口感完全不同的生菜?答辯現場，四支隊伍第一次知道了彼此使用的技術和秘密武器。

上海農科院團隊使用的是晝夜同溫同光策略，不模擬白天和夜晚，讓集裝箱內的植物處于接近的溫度和光照條件下。最終，上海農科院隊最后一茬生菜的生產效率達到0.18kg/m2/天，是產量最高的隊伍，并奪得本屆大賽的冠軍。

徐丹深受啟發(fā)，他在賽后評價:“（上海農科院隊的策略）讓我們打破了思維局限，植物工廠本身它就是給你的一個無限可能的場景，我們可以躍跳出原本的框子去做一些更加大膽的嘗試?！?/p>

Cyber Farmer團隊則采取了完全相反的策略，盡可能地模擬自然環(huán)境中光照和氣溫的晝夜差別。楊浩在解釋這一策略時提到:“植物也跟人一樣，它也是需要休息的。我們更多的是關注于植物本身生理的需求，以此來反饋調控環(huán)境。”

最終，Cyber Farmer種出了形態(tài)最漂亮、可食用比例最多的翠恬生菜。

植物不會說謊，任何一點外部環(huán)境的變化，在一個生長周期后，都會體現在采收的結果中。它是生命，既有個性，又無比誠實，會讓所有的努力都落到實處。

本屆大賽，四支隊伍基于不同目標，試驗了不同的智能種植策略，未來，在這三個月里積累的生產數據，將成為植物工廠生菜種植領域的寶貴財富。

農業(yè)，其實挺酷的

徐丹說，沒接觸過的人對農業(yè)有兩種極端的想象。第一種是把農業(yè)想象得特別辛苦——“說起農業(yè)想到的第一個畫面是曬得很黑，在地里掰棒子收小麥?！钡诙N則是把農業(yè)想象得太輕松，寄托著對田園牧歌式生活的期待，覺得種地是件有趣的事情。

兩種極端的想象都會對農業(yè)產生傷害。前者會降低年輕人從事農業(yè)的可能性，畢竟“沒有家長會希望孩子從事那么辛苦的行業(yè)”，而后者會讓人忽略農業(yè)發(fā)展的復雜程度和科技含量。

但現代農業(yè)發(fā)展至今，已經和人工智能、光學、建筑學、能源科學、機械制造等密不可分，它不再是研究植物和動物的單一學科，而是需要眾多學科研究者“手牽手”才能持續(xù)探尋突破的前沿交叉領域。

越來越多和熊元科一樣有著工程學背景的人，開始踏入智慧農業(yè)領域;而越來越多農學背景的青年研究者，也已經開始掌握跨學科的研究方法和工具。

回顧當前農業(yè)種植存在的多種模式，從大田農業(yè)、薄膜大棚、玻璃溫室，到植物工廠，對自然的依賴程度依次降低，人類對植物生長環(huán)境的控制能力依次增長。

但目前，它們絕不是互相取代的關系，不止一位參賽科學家提到，植物工廠模式距離普及和市場化還很遙遠。研究者先行探索，主要有兩方面的意義。

一是在植物工廠內研發(fā)應用的智能技術，未來同樣可以適配大田、大棚、溫室等當前已實現量產的農業(yè)種植形態(tài)，提升實際農業(yè)生產中的效率。

例如本屆冠軍隊伍上海農科院隊，在比賽過程中開發(fā)php出智慧種植決策管理系統，基于大數據云平臺的數據庫構建，融合了植株的生長模型、光截獲模型、蒸騰模型等算法，實時收集各類傳感器回傳的數據，監(jiān)測植株長勢，可輔助環(huán)境調控、采收時機等種植策略判斷。未來，類似的智慧種植系統也有機會應用到玻璃溫室等現有農業(yè)生產環(huán)境中。

Cyber Farmer 團隊在第一屆比賽中使用的營養(yǎng)液配方動態(tài)調整技術，則已被進一步優(yōu)化，形成標準算法，應用于北京小湯山近javascript5000平米的草莓種植中。

二是在某些特殊場景下，完全不依賴自然條件的植物工廠將提供穩(wěn)定的蔬菜產能。陽光、雨水、土壤，是自然對人類的饋贈，但不是所有地區(qū)的人都能收到這份禮物。在邊防哨所、遠洋輪、沙漠、極地科考站等自然條件有限的地區(qū)，植物工廠是提供蔬菜生產，改善生活條件的可靠資源。

更重要的是，我們需要具備這樣的能力，以等待合適的場景出現。

目前，植物工廠最大的痛點在于能源消耗，當未來清潔能源等相關領域取得重大突破時，相應的農業(yè)技術儲備將釋放更大的潛能，也許家家戶戶頂樓種菜自給自足，也不再只是賽博夢境。

2022年，徐丹在接受媒體采訪時說，希望女兒長大后，會覺得爸爸種菜是件很酷的事。

徐丹的大女兒今年6歲，我問他，之前的愿望實現了嗎?他笑得很開心，說女兒現在非常自豪，在別的地方吃到番茄，會告訴其他人:“這個番茄沒有我爸爸種的番茄好吃?！?/p>

因為經常泡在農場里，小女孩對植物的種植過程非常了解，徐丹有次聽到女兒給其他小朋友介紹番茄的生長過程，從授粉到結果，講得頭頭是道。

持續(xù)一天的訪談里，徐丹講了很多垂直農業(yè)、植物工廠、動態(tài)調節(jié)、模型策略，聊到女兒時，是他難得顯得放松的時刻。他講女兒看過生菜怎么長大，就會有意識地節(jié)約糧食和蔬菜;講她小小年紀，就去農場里幫忙一起貼包裝盒。

“我很希望我們的孩子會認為，不管你是醫(yī)生、農民，還是干嘛，每個職業(yè)之間是沒有高低貴賤之分的。”

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