种地男孩科研版
文｜陈美熙
石灿编辑
如果失去了阳光、土壤、雨水，人类还能种出好蔬菜吗？
普通人心存疑虑，但农业科研人员正在用行动来验证。 2023年2月下旬，四个不同背景的研究团队聚集在上海崇明岛，入驻四个标准集装箱——他们要独立控制温度、光照、施肥，在三个多月的时间里探索植物的生长。 限制。
四个容器
这是第三届多多农研科技大赛决赛给出的“命题作文”。
从春天到夏天，容器里的三茬生菜已经收获了。 在最后的答辩和颁奖典礼上，我们遇到了很多年轻人。 他们中的一些人以前不会种植蔬菜，因为这次比赛确立了从事智慧农业研究的目标； 博士论文中使用的数据。
容器中种植的生菜
他们是务农的青少年，做着很酷的事情。
孩子，你要去种田吗？
24岁的熊元科是交通大学长青队的成员。 在本次比赛中，他们在3个月内开发了数据管理平台并验证了生菜种植的环境控制算法，最终获得了三等奖。
但时间回到一年前，熊远科还是种植行业的“菜鸟”。
2022年夏天，之前一直关注城市建筑能源优化的熊元科突然想到自己能不能在家种菜？ 他买了一堆材料，兴致勃勃地搜索垂直农业的信息，在自己的房间里搭建了一个小种植区，一边种植蔬菜一边研究操作模拟方法，甚至和同学一起制作了能源优化系统的原型。
育苗进展顺利。 生菜种子很快就长出了幼苗，但这个过程很快就陷入了困境。
“不知道卡在哪里了生活网消息，营养液有很多瓶，还有配方，然后我从这瓶那瓶倒一点。” 熊元科双手比划着要营养液，然后摊开双手，“蔬菜最后一颗还没有种完，这个过程我自己实在是跑不了。”
然而，他失败的蔬菜种植经历却为他打开了智慧农业的大门。 经导师介绍，熊元科接触到了参加多多农研科技大赛的交大代表队。 他所擅长的能源优化技术，正好可以帮助植物工厂降低能源消耗。
永恒团队的人员构成为“5+1”模式，其中5名工程背景人员加上1名种植专家。 熊元科笑称，他们五人负责运行模型、产生数据，然后将数据“喂”给组里唯一种过菜的“农老大”。
不到一年的时间，熊元科从一个不会种菜的外行，变成了立志从事现代农业研究的新型农民。 他计划在交通大学攻读博士学位，研究方向是植物工厂。 “我已经找到了下一阶段的目标。相比于99到100的工作，我更喜欢0到1的工作。我认为农业是最重要的行业，但也是（大学生求职时） ）这是一个不受欢迎的行业，它需要更多人的关注。”
参加这次比赛，熊元科结识了很多同样从事现代农业研究的年轻朋友。 比如平均年龄只有25岁的Cyber团队，所有成员都来自中国农业大学，是设施农业工程重点实验室的兄弟姐妹。 他们是第一届比赛的冠军，并在本次比赛中获得了二等奖。
今年，博士三年级的杨浩。 学生，参加了全部三届多多农业科研科技竞赛。 由于哥哥郑建峰正在研究草莓育种，与第一届比赛的主题不谋而合，他机缘巧合地参加了比赛，一举夺得了冠军。 到了今年，参加比赛已经成为一种传承。
杨浩也从三年前跟着前辈做项目的小辈，成为了团队中的“大哥”。 导师非常支持，不断告诉他们，农业研究要看能否对未来的实际生产有价值，一定要脚踏实地，扎根于土地。
石门的师妹李雨农是Cyber团队中最年轻的成员。 明年，她将前往荷兰瓦赫宁根大学继续攻读博士学位。 她指着对面的两个博士生说道：“我想这就是我们接下来要做的事情。 第一任队长，这就是我们的下一任队长。”
Grow船长徐丹毕业于瓦赫宁根大学10年。 在答辩颁奖典礼上，正值多个地区高考高分的时候，他意外收到了一条微信。 “一个可能二十年没见的小学同学突然来找我，说他有一个亲戚高考通过了，想报考农业专业，问我的意见。”
Team Grow，左三为队长徐丹
徐丹也是北京吉星农业的创始人。 无论是在荷兰留学时，还是回国创业后，这都是第一次有人向他请教农学知识。
“半夜的时候，你看，我给他回复了很多，向他介绍了设施园艺的发展前景，以及上下游的人才缺口。” 徐丹打开微信，翻出聊天记录递给我，都是很长的回复，他补充道。 说，“至少当有人主动向我询问（农学）专业时，我感觉有些东西发生了变化。”
植物，居然也有脾气？
在真正接触农业之前，熊元科觉得植物也是一种可以标准化的研究对象。 设置好参数，运行完模型后，那些绿色的菜苗就变成了一堆数据。 经过实践，他发现工学与农学的结合并不像他想象的那么简单。
同样的肥料，同样的水，同样的光照参数，种植的蔬菜却不同。 刚接触农业时，熊元科一脸茫然，但现在他已经坦然接受了植物的“小脾气”。 “它可能不喜欢，就看它喜欢不喜欢，毕竟它还是一个活物，就像一个孩子一样，无论你多么了解人性，你还是无法完全理解他为什么会这样。”高兴又如何保证自己考上清华北大。”
为了尽可能控制变量，主办方为四支队伍提供了相同的容器、相同的内部硬件设施以及相同的生菜新品种“翠田”——四支队伍此前都没有种植过该品种，而且他们需要熟悉品种、调整参数、确定计划，最终在90天内完成种植。
幼苗也是在容器中完成的
经过两轮试种，在第三轮定植时，同样的绿林种子长出了不同的小绿叶生菜，植物开始展现出它神奇的“个性”。
有些团队种植更高的生菜，从而带来更高的产量； 有的团队种的生菜最好看，更具观赏性； 有些团队种植的生菜可食用部分可以换取更高的经济价值； 有的队伍有着生菜最甜的味道，获得了大众评审的一致好评。
同一批种子、同样的硬件条件，怎么能种植出从“外观”到口感完全不同的生菜呢？ 在防御现场，四支队伍第一次了解了对方的技术和秘密武器。
上海农科院团队采用昼夜相同温度和光照策略，而不是模拟白天和黑夜，使容器内的植物处于相似的温度和光照条件下。 最终，上海农科院代表队最后一批生菜生产效率达到0.18公斤/平方米/天，是产量最高的代表队，荣获本次比赛冠军。
上海农科院代表队在颁奖仪式上，右三为队长何立忠
徐丹深受启发。 他赛后评价道：“（上海农科院队的策略）让我们突破了思维的局限，植物工厂本身对你来说就是一个无限可能的场景，我们可以跳出原来的框架去做。”有点更大胆的东西。”
Cyber团队采取了完全相反的策略，尽可能模拟自然环境中光线和温度的昼夜差异。 杨浩在解释这一策略时提到：“植物就像人一样，也需要休息。我们更加关注植物本身的生理需求，从而反馈和调节环境。”
最终，Cyber种植出了形状最美、食用比例最高的绿色生菜。
植物不会说谎，外部环境的任何变化都会反映在一个生长周期后的收获结果上。 正是生活，有品格和不妥协的诚实，才能使所有的努力都落实到位。
本次比赛，四支队伍根据不同的目标尝试了不同的智能种植策略。 未来，这三个月积累的生产数据将成为植物工厂生菜种植领域的宝贵财富。
农业其实很酷
徐丹说，从未接触过农业的人对农业有两种极端的想象。 第一个是将农业想象成特别辛苦的工作——“说到农业，我脑海中浮现的第一幅画面就是晒得黝黑的，在地里折断树枝收割小麦。” 第二个就是把农业想象得太容易了，靠着对田园生活的憧憬，感觉农业是一件有趣的事情。
两种极端的想象力都可能对农业有害。 前者会减少年轻人从事农业的可能性，毕竟“没有哪个家长会希望自己的孩子从事如此辛苦的行业”，而后者则会让人们忽视农业发展的复杂性和科技含量。
然而，现代农业的发展已经离不开人工智能、光学、建筑、能源科学、机械制造等，它不再是单一的研究动植物的学科，而是需要多学科的研究人员“手把手教”。在手”继续探索前沿跨领域寻求突破。
越来越多像熊元科这样的工科出身的人开始涉足智慧农业领域； 越来越多具有农业背景的年轻研究人员也开始掌握跨学科的研究方法和工具。
智能调节植物的光照条件
回顾目前农业种植的各种模式，从大田农业、薄膜温室、玻璃温室，到植物工厂，对自然的依赖程度依次降低，人类对植物生长环境的控制能力依次增强。
但目前来看，它们并没有相互取代。 不止一位与会科学家提到，植物工厂模式距离普及和市场化还很远。 主要有两个意义值得研究者首先探讨。
一是植物工厂开发应用的智能技术。 未来还可以适应大田、大棚、大棚等已经实现量产的农业种植形式，提高实际农业生产效率。
例如，今年的冠军队伍上海农科院队在比赛过程中开发了智能种植决策管理系统。 各种传感器返回的数据可以监测植物的生长情况，可以辅助判断环境调节、收获时机等种植策略。 未来，类似的智能种植系统也可能有机会应用到玻璃温室等现有农业生产环境中。
Cyber团队在首届比赛中使用的营养液配方动态调整技术经过进一步优化，形成标准算法，应用于北京小汤山近5000平方米的草莓种植。
二是在一些特殊场景下，完全独立于自然条件的植物工厂将提供稳定的蔬菜产能。 阳光、雨水、土壤是大自然送给人类的礼物，但并不是所有地区的所有人都能得到这份礼物。 在边防哨所、远洋船舶、沙漠、极地科考站等自然条件有限的地区，植物工厂是提供蔬菜生产、改善生活条件的可靠资源。
从容器中新鲜采摘的生菜
更重要的是，我们需要具备这样的能力，才能等待合适的场景出现。
目前植物工厂最大的痛点在于能源消耗。 未来当清洁能源等相关领域取得重大突破时，相应的农业技术储备将释放更大的潜力。 也许家家户户在顶楼种菜是为了自给自足，这不再只是一个网络梦想。 。
2022年，徐丹在接受媒体采访时表示，希望女儿长大后，会觉得爸爸种菜很酷。
徐丹的大女儿今年6岁了。 我问他，他之前的愿望实现了吗？ 他开心地笑着说，女儿现在很自豪。 当她在其他地方吃西红柿时，她会告诉别人：“这个西红柿不如我爸爸种的西红柿。”
由于经常在农场度过，小女孩对种植过程非常了解。 徐丹曾经听女儿给其他孩子讲解西红柿的生长过程，从授粉到结果，讲得条理清晰。
在为期一天的采访中，徐丹谈了很多关于垂直农业、植物工厂、动态调控、模型策略等话题。 谈及女儿时，他难得露出轻松的表情。 他说，女儿看到生菜长得怎样，就会自觉节约粮食和蔬菜； 他说，她年轻的时候，就去农场帮忙粘贴包装箱。
“我真希望我们的孩子会认为，无论你是医生、农民还是什么，每个职业都没有贵贱之分。”
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