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光明多多垂直农业挑战赛打响决赛:四支团队“解锁”集装箱 比拼不靠天也能种好菜

2023-02-15 16:43:02 中国质量新闻网

春耕时节,上海崇明正在进行一场特殊的“春耕”。

2月13日,随着“赛博农人”队(CyberFarmer)、上海农科院队、生菜快长队(Lettus Grow)、上海交大“生生不息”队四支决赛队伍“解锁”赛用集装箱大门,光明多多垂直农业挑战赛暨第三届“多多农研科技大赛”决赛阶段的比拼拉开帷幕。

未来90天,每个团队将操作各自的集装箱,完成三茬“翠恬”生菜的种植。这是一种口感甜脆的全新生菜品种。根据赛制,产量高、品质好、算法优且能耗低的团队将获得最后的胜利。

“垂直农业集多学科交叉应用,技术高度密集,是工业和农业的结合、自然与科技的交汇。”本次大赛主办方之一、光明母港执行董事、总经理诸伟琦表示,“希望各团队综合运用人工智能、作物科学、设施园艺、植物生物技术等基础研究,探索解决立体种植技术的痛点与难点。”

作为“多多农研科技大赛”的发起方,拼多多以农业为核心战略,长期致力于利用新模式、新技术推动农业数字化发展。“从大田到大棚,我们实现了对环境的部分控制,而封闭环境的垂直农业可以实现独立于外界的持续食物供应。我们这次邀请聪明的大脑在‘城市农业如何用更少资源种出更多粮食’的命题上写出自己的方案。”拼多多副总裁戴志辉说。

工农联手组团参战

“生菜快长、势不可挡”、“生生不息、与日俱进”……开赛现场,来自京沪两地的四支队伍、20多名年轻队员一一亮相,喊出了各自的参赛口号。

去年8月开赛以来,光明多多垂直农业挑战赛吸引了全球30支团队、150多位青年科学家报名。初筛后,15支队伍进入初赛。经过比拼,四支高水平战队晋级决赛。

“从这些青年科学家的身上,我感受到了新农人青春蓬勃的朝气、迎难而上的勇气、创业拼搏的动力、奋斗成事的能力,感受到了他们对农业的热爱。”开赛当日,大赛评委、上海市农业科学院园艺所所长朱为民颇受感染。

这次,摆在这群“高知农人”面前的是设施农业的“高端局”。种植场景从前两届多多农研大赛的云南高原温室升级为纯人工光、立体种植的集装箱。

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▲此次比赛使用的集装箱垂直农场及内部基础配套设施。   (空豆 摄)

“这个种植箱比我想象中更酷。”2月13日,推门而入的参赛队员不免惊喜。此次赛用种植箱由中科三安改造研制,配备科研专用的四路光谱调光灯及环控系统,支持不同类型的光谱搭配以及“温、光、水、气、肥”的精细化控制。参赛选手可通过移动终端,对种植箱进行无人化管理。

按照赛制,这些环境要素的调控端口将开放给参赛选手。最终,所有能耗都会变成水表与电表的数字。它们将与作物产量及品质一起,成为评委打分的重要评判指标。

作为新型设施农业,集装箱垂直农场可以实现对环境要素的全面掌控。靠天吃饭很难,“没天可靠”是另一种难。如何精准调控集装箱,这牵涉工学、农学等学科领域,考验着参赛选手的“跨界”能力。

“未来,设施农业应是跨学科、跨领域的综合体,需要大量传感器和大数据算法作为支撑,改变目前农业以经验种植为主的现状。”“生菜快长”队长徐丹表示。

大赛评委、光明母港农业总监王金华则认为,农业是一门复杂学科,横跨植物学、生物学、机械工程、计算机等专业。“大赛考验团队知识储备的广度、深度以及不同背景队员高效沟通、灵活变通的能力。”

目前,四支参赛团队普遍集结了农学家、数据科学家、植物工程科学家等多个“工种”。其中,上海农科院队与“生菜快长”队“含农率”更高;上海交大“生生不息”队与“赛博农人”队“含工率”更高。他们的“工农融合能力”在相当程度决定了种植结果。

“日新月异的科技为农业发展带来了前所未有的挑战和机遇。”光明食品集团总经济师邵黎明希望,“各参赛队伍积极探索垂直农业行业发展关键共性问题的解决之道,推动智慧农业快速发展。”

向“每千克生菜10度电”发起挑战

集装箱种菜,风吹不着、雨淋不到,尽管能够实现持续的食物供给,但成本高企是行业难题。例如,普通生菜,每千克成本大约4-8元,而水平较高的植物工厂每生产1千克生菜需要消耗10度电,产品成本或达20多元。价格阻碍了这些品质蔬菜进入大众餐桌。

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▲本次决赛在上海崇明的光明母港垂直农业研究中心进行。 (莫斯提 摄)

“我们会把集装箱看作一个建筑,将过去积累的建筑能源控制经验运用到集装箱垂直农场上。”“生生不息”队长、上海交通大学博导鲍华表示,他们希望打破学科壁垒,用全新的视角去解答农学难题。

鲍华擅长研究微纳米尺度的热量输送及能量转换,是一位“能耗大师”。近些年,他将专长应用于农业场景,曾与上海交大农业与生物学院合作,在无土、无淡水、无电源的条件下成功种菜,为海岛等偏远无淡水地区的蔬菜供应提供了一种解决方案。

同样攻克过极端环境种菜难题的上海农科院队队长何立中对这场挑战也信心满满。此前,为解决科考队员的吃菜问题,南极长城站、中山站相继建成蔬菜种植温室。国家设施农业工程技术研究中心崇明基地则被选址为南极温室的“样板田”。在这个仿真南极条件的温室中,何立中等专家先探索种菜技术及经验,再传授给科考队员,最终帮助他们在冰天雪地里实现了“蔬菜自由”。

“全封闭垂直农业是上海农业现代化及建设全球卓越城市的重要板块。”何立中表示,“如何实现植物工厂的高效生产及资源的充分利用是行业热点,也是我们的研究重点。”

“设施农业还得是我们‘专业对口’。”90后农业科学家郑建锋带领的“赛博农人”队来自中国农业大学农业农村部设施农业工程重点实验室,曾获得“第一届多多农研科技大赛”AI组冠军。

备赛期间,他们曾在自己设计的集装箱垂直农场中水培过一种类似“翠恬”的生菜。目前,他们准备优化智能化环控技术和数字化精准种植,提升生产效率。

“如何通过动态密度策略降低能耗,提高能源利用效率,非常关键。”“生菜快长”队摘得过第二届“多多农研科技大赛”冠军。在队长徐丹看来,数字农业的生菜种植,应依靠“人机混合智能”。“人作为温室最高级控制者要结合人本身的经验与孪生模型给出的建议,制定最优决策。”例如,根据传感器监测的植物生长情况,可以不断给植株调整“座位”,且不同密度区给予不同光强度与光配方,实现空间与光能的最大化利用。

这次比赛,选手们将向1千克生菜10度电的行业较高水平发起挑战,究竟能将能耗降到什么程度,让我们拭目以待。

(责任编辑:加贺)
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