集装箱式植物工厂里的“优雅”生菜小苗
记者 童蔚
想象一下，摆在你面前的这盘绿叶蔬菜，并非来自田间地头农民伯伯的双手，而是生长于金属和塑料构筑的种植架之中，是传统种植经验与人工智能的结晶。
它们可能更新鲜、口感更脆爽，生长过程中无须担心恶劣天气的影响，不受病虫害、农药的困扰，不过售价也会更贵——至少现阶段是如此。
当我第一次走进20英尺的集装箱式植物工厂，满心好奇：它有点像超市里的冷鲜柜，成百上千株生菜小苗，从种植架里冒出头来，身姿笔挺，充满了生命力。
秋分前一天，6支背景各异的高校院所、创业公司团队齐聚上海崇明岛。前期，他们已完成集装箱改建环节，现在正式进入为期3个月的AI种植较量：在纯人工环境中水培生菜“优雅”，最后50天的种植成果计入最终成绩，其间不允许参赛者进出集装箱。
这是2024光明多多垂直农业挑战赛暨第四届“多多农研科技大赛”决赛给出的命题作文。
现代化农业正在吸引90后、00后扎堆种地。科技的力量，也让农业从传统的“看天吃饭”转向标准化生产。而这一次，更要探索解决植物工厂产业化过程中的难点，节能、减耗、创新等成为关键词。
当AI遇上植物工厂
我们日常吃的生菜，通常35天左右，就能从种苗长大成熟。它品种繁多，其中“优雅”的株型美观、口感脆甜、长势强、产量也高，是植物工厂常见的模式作物，多用于汉堡、火锅涮菜等场景。
一批服务过2021年中国第十届花博会的集装箱，便是这次决赛的“农田”。为了种出量大质优的“优雅”，同时保证低能耗，6支参赛队需要各显神通。
“自主设计的叶菜专用LED生长光源，根据生菜的不同生长阶段调节光谱和光强。早期，蓝光会占主导，有助于植株形态的矮化；中期采用红蓝光组合；到了后期，红光更突出，以促进植株的增高和株幅的扩展。”依托国家农业智能装备工程技术研究中心、北京市农业技术推广站联合组建的绿叶先锋队，11名成员全是博士。在这次比赛中，他们按照所学专业，分为水肥、光照、环控、AI算法等小组，各司其职。
水肥、光照等小组的成员，寻找到一个理想的种植环境，收集相关数据交给AI算法组，训练AI种植模型。在此过程中，“模型需要结合实际情况，进行动态调整和优化。”计算机专业出身的小赵首次涉足农业，他坦言在最初构建模型时考虑的因素还比较有限。
与这些初次参赛的00后相比，赛博农人队的杨浩显然已是经验丰富，这是他第四次参加多多农研科技大赛，从当年跟着师兄做项目的小师弟，变成了带队“大哥”。
正在中国农业大学生物环境与能源工程专业读博的杨浩，对《火星救援》中的“火星种土豆”念念不忘。“去年参赛时，我们开发了植物光合性能监测系统，处于试用阶段。经过一年的完善，今年我们把这项技术嵌入集装箱中，可精准控制二氧化碳用量，预测生菜生长量，同时借助机器视觉辅助判断植株是否健康。”
“想要实现农业大国向农业强国的转变，智能装备一定是主力军。”在参观各支队伍的集装箱时，大赛评委、中国农业大学水利与土木工程学院教授贺冬仙说，“在此基础上利用AI技术，植物工厂一定是最具颠覆性的重要体现，也是生产力向‘新’突破的典型范本”。
集装箱种菜正在走进现实
在参观环节，来自上海的墨泉队集装箱前，挤满了看热闹的人。这是全场唯一一款旋转式种植架。60块种植槽在传输链条的带动下，沿着垂直方向缓慢移动，形成一个大回环，每15分钟转一圈，共享一套灌溉系统。
目前，世界各国的集装箱式植物工厂尚未在设计上形成统一范式，较为主流的有日本的层架式、新加坡和加拿大的旋转式、美国的垂直式等，各有优势。
“旋转式的主要优势在于节能、局部气候改善、空间利用率等方面。比如，每个种植槽会转至管理人员面前，可节省走廊空间，增加栽培区域；动态环境避免了局部温度过高等情况，使蔬菜生长更稳定，降低整体散热能耗和成本。”队长秦楚汉手中拿着一台平板电脑，可远程调用摄像头查看种植情况、调节环境参数。
1992年出生的秦楚汉，从小对花花草草感兴趣，在加拿大西安大略大学学完计算机专业后，开始专注于深度集成AI和算法种植的垂直农业技术。2022年，他带着团队和全套技术回国，继续在植物工厂领域施展拳脚，种过豌豆尖、草莓，也种过中草药，目前在上海已有小规模的商业化尝试。
作为产业派的代表，秦楚汉考虑更多的是商业化问题：“不管当前市场规模如何，作为企业，都得先让它运转起来。收入可反哺科研，推动技术创新，形成良性循环。”
当来自“中国蔬菜之乡”山东潍坊寿光的叶菜侠队亮相时，很多人想听队长解晓巍讲讲故事。
“其实在当地，大家种植绿叶菜的意愿并不太强烈，因为它们不是高经济价值作物。人们更偏向于种植番茄、黄瓜、甜椒等单价较高、经济价值更大的作物。”也因此，他希望通过科技的力量，来解决绿叶蔬菜全季节生产供应的问题。
得益于过往积累，叶菜侠队仅用8天便完成了集装箱改建的硬件交付，是速度最快的团队。解晓巍也更看重对植物和种植者的友好度。比如，他们为每个种植单元安装了遮光帘，配备专属空调风管；在一些团队极力简化设备区域、扩大种植区域时，设计工具丰富且全部标签化的设备间，以此降低操作门槛。“集装箱式植物工厂，可以是一个展示销售的场景，也应该能在特殊时期承担应急性的供给保障，还可以是科普教育现场。”
让年轻人重新认识农业
主要成员来自上海交通大学的室墨司源队，这次带了一个音箱到比赛现场。播放什么类型的歌曲，可以让生菜长势更好？当围观人群纷纷猜测时，25岁的队长熊元科摆摆手：“与其说是音乐，不如说是声波。我们也想知道具体声波或赫兹对植物吸收养分的影响，所以决定做个实验。”
时间倒回到两年前，熊元科还对种菜一无所知。机缘巧合下，他加入了第三届多多农研科技大赛的交大队伍，所学的能源与动力工程专业，恰好能助力解决植物工厂的能耗问题。
如今，熊元科继续在交大攻读博士学位，并已将植物工厂作为研究方向。“比起从99到100的工作，我更喜欢从0到1的工作。”通过这两年比赛，他逐渐感受到了从事智慧农业的乐趣，并憧憬着未来每户家庭都能拥有智能种植设备，实现自给自足的蔬菜种植。
在这次决赛启动仪式上，还有许多像熊元科这样的年轻人。他们此前从未涉足农业种植，观念、学习方向甚至职业规划却因比赛发生了改变。
绿叶先锋队中，光照组的小刘和AI算法组的小赵，等学成后准备各自返回老家河北、山西就业，将所学应用于传统农业的现代化转型。在他们看来，与北上广深等大城市相比，家乡和一些偏远地区对于智慧农业的需求更为迫切。
比赛同时也是绝佳的实践舞台。“虽然理论大家都懂，但真正动手实践时，就会发现理论与现实之间的差距。”小赵如是说。
作为上届多多农研科技大赛的冠军，上海农科院队的参赛人数今年翻了近一倍。他们落地了一套6层的可移动式垂直吊挂种植架，整个空间最多能种1600多株生菜，是6支队伍中种植数量最“激进”的方案。
他们的想法也很大胆：在这次比赛中积累的生产经验和数据，都会成为植物工厂的宝贵财富。随着数据的不断积累，未来甚至可以用于指导在火星等其他星球上的种植活动。
以赛促研 推动产业破局
近年来，全国多地加强农业科技创新与实践，探索发展AI种植、智慧农业，借助人工智能为传统农业装上“数字大脑”。而植物工厂是现代生物技术、信息技术、自动化控制等高新技术综合集成的产物，是未来农业发展的方向。
拼多多从2020年起举办“多多农研科技大赛”，一直围绕设施农业展开攻坚克难。前两届在云南高原温室的环境下，比拼AI种草莓、樱桃番茄；从第三届开始，“赛场”升级为集装箱式植物工厂。与去年提供同样的集装箱、内部硬件设施不同，今年的比赛首次将集装箱改装设计方案与建设成本纳入考核。
在戈壁荒漠、远洋轮渡、南极、太空，怎么才能吃上新鲜蔬菜？集装箱式植物工厂，无须依赖自然条件，就能提供稳定产能。
而在大赛评委、浙江大学生物系统工程与食品科学学院教授何勇看来，植物工厂的意义不只是解决极端条件下的种菜问题，它更能为老百姓不限季节、地域地供应蔬菜，保障餐桌稳定、丰富和新鲜。此外，在植物工厂研发应用的新技术，同样适配于大田、大棚、温室等已实现量产的农业种植形态。
“现代农业发展至今，已和人工智能、光学、建筑学、能源科学、机械制造等密不可分。它不再是研究动植物的单一学科，而是需要众多学科研究者‘手牵手’才能持续探寻突破的前沿交叉领域。”贺冬仙表示，“今年的决赛正好是南北方各三支队伍参加，而且各有一个大学、研究所和企业。大家呈现的改建结果与种植方案各不相同，可谓‘百家争鸣’。”
拼多多集团高级副总裁、首席发展官朱政则认为，青年人才的创新思维、科技能力和科研精神，对于农业新质生产力的发展至关重要。“多多农研科技大赛致力于探索具有前瞻性的农业发展新路径。我们希望鼓励越来越多的青年科学家投身农业领域，打破行业壁垒，利用技术专长，跨界赋能，为农业注入新活力。”
在持续两天的活动里，人群中总能见到一群穿着校服的中学生，他们认真听着看着、做着笔记，不时向参赛队员提问。“三农”的种子，已在一群少年的心中悄悄播下。