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当985计算机教授开始去云南种菜

最新更新时间:2022-05-07
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杨净 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

没想到,现在种个菜都这么硬核了?!

云南一个番茄大棚里,就上演着这么赛博朋克的一幕。

空无一人的玻璃屋,遍布着各式各样的传感器和自动化设备。

像温湿度、光照传感器,水肥滴灌决策系统已是标配,甚至连常人感知不到的空气流动速率、二氧化碳浓度,也能通过算法来自行调节。

具体到植物的生长管理,人们也不需亲自到场。甚至在六个月的种植周期中,管理人员可能也就来个一两次。

他们可以用云平台查看用AI提取到的番茄特征,如果实在遇到意外情况,也能远程“问诊”并处理。

像这个小到只有硬币几分之一大小的传感器,它就能实时感知植物是否遭到“胁迫”。

不过,这还不是最科幻的。在这个温室大棚里,你甚至还可以控制番茄的味道——

通过外源物质处理来改变番茄基因的表达,进而控制蔗糖、果糖、柠檬酸、马来酸等含量。

所以,是更想要酸口还是甜口的呀?

此外,智慧大棚中的产量也超出传统种植两倍多

营养物质上,包括维生素、葡萄糖、番茄红素等含量也高出不少。

这,是一次在农业上的全新竞技和探索。

背后干起这件事儿的,还是一群高材生,其中90后95后占到了80%。

计算机教授带队种番茄

这一群年轻人中,归国创业者有、TOP级高校在读硕博士有、计算机教授有,还有从汽车岗离职读研的……

可以说,产学研代表都聚齐了。这么多清一色的技术人员,究竟为什么要种番茄呢?

提到番茄,大家可能就第一时间想到番茄炒蛋这道“国菜”。

随着人们的消费需求升级,番茄的口感、品质以及内在的营养价值,越来越得到重视。

樱桃番茄,也就是我们常吃的“圣女果”、“小番茄”,成为了重点栽培对象——

不光长得好口感棒,一口一个;而且营养价值更高,富含氨基酸、维生素和矿质元素等。

其中维生素C含量,可以达到西瓜的10倍

如此一来,要想实现营养价值以及品质的提升,就对作物本身的生长环境、种植管理等方面提出了更精细化的要求。

纵览国内目前的番茄生产状况,虽然全球产量上占据榜首,但实际生产过程中存在环境调控技术粗放、机械化自动化程度较低、容易受到外部不可控因素影响等问题。

这也就导致高品质的番茄出不来,亦或是产出的番茄良莠不齐,需要依靠后期一波波分选出来。

基于这样的市场需求以及国内现状,一群年轻人分成四支队伍出发了。

他们在云南昆明,展开一场为期六个月的科学比拼。

结果如前所述,不管是产量、品质还是口感都远远超过传统种植的番茄。

既然如此他们究竟如何种出这样的番茄呢?

扒开他们的技术报告,大致总结出两个字:表达——读懂番茄究竟在表达什么。

或者更专业一些,就是“作物阅读”

番茄快长团队队长徐丹这样形容团队与番茄之间的关系。

你知道番茄会说话吗?

如果我做得好,它会想尽办法表达它的高兴,比如叶子又大又亮、果子又多又甜。

在为期六个月的种植周期中,他坦言一天大部分时间都与番茄待在一起,不过是远在千里之外的北京密云种植基地。

每天走进办公室的第一件事,就是打开温室气候计算机,查看云南基地传感器传来的前一夜温室温度、设备运转情况。

不过,更全面更直接的反馈,是一套“人机融合智能”算法,即团队经验与AI策略相结合,通过“阅读”传感器传来的情况,来做出决策。

当中既包含精细化基础种植策略,涵盖番茄生长的各方面需求:光照,温度,水肥,二氧化碳还有农事操作等;也包含人工智能算法进行辅助,比如环控策略和植保策略。

同样在“阅读”番茄,还有其他三支队伍,不过他们打开的方式都各有不同。

中国农业大学计算机教授赵然领衔的智茄队,就主要靠代码“敲”出来的番茄。他们自研了套数字番茄智能管控云平台,可实现温室环境动态监测、番茄生长图像监测、植株病害识别等功能。

一旦出现异常,系统就会通过短信来提醒操作人员。

YOLO V3网络识别番茄不同生长状态

值得一提的是,除了这位计算机教授是85后外,其他团队成员全都是中国农大的学生,平均年龄仅26岁。

还有浙大硕博天团喜柿队,则是将目光关注到了前沿技术在植物品质的提升上。

他们引入了新型轻简温室二氧化碳加富技术。在促进植株光合作用的同时,还有效避免了CO2二次排放。

此外团队发现外源的油菜素内酯处理可增加番茄雄蕊中自噬基因的表达,通过自噬加速绒毡层细胞的降解,提高了花粉活力,从而提升果实品质和产量,以及外源鱼蛋白、海藻糖处理可提高果实品质与产量——

葡萄糖、果糖、蔗糖含量上调,而柠檬酸、马来酸在处理后均下降趋势,产量有所上升。

而像集结多研究机构的农圣大脑团队,则是建立起了种植番茄的知识图谱。

他们将种植的经验、历史数据和番茄图像设备建立了数据标准化,建立了知识结构和知识库模型,结合大番茄种植水肥模型和温室气候模型制定了决策。

属于年轻人的农业练兵

这样一个属于年轻人的农业大练兵,背后其实是一场全球性的赛事——多多农研科技大赛

由中国农业大学、浙江大学以及拼多多联合举办,联合国粮食及农业组织、瓦赫宁根大学提供技术指导。

不过,这也并不是第一次企业、高校以及研究机构等组织联合起来举办这种赛事。

早在2020年,第一届多多农研科技大赛就已经拉开序幕。

不过不同的是,当时主要是针对的是草莓的「人机大战」,人工智能队伍与传统种植队之间的比拼。

而这一次,清一色的年轻技术团队,各自用技术来征服番茄。

连中国农业大学国际学院院长李道亮教授都直言:

虽然咱们今天评出一个第一第二,但是每一个队伍都有自己最强的方面。

有的是产量很高,有的是品质很好,有的是很节能,有的是单产很高……

除了参赛队伍外,这项农业科研赛事评价体系也不同。

常规的品质、产量、营养成分、绿色可持续等评价标准外,此次还专门在商业可行性上进行了探讨。

此次获得冠军、产量第一的番茄快长团队为例,他们本次就验证了算法的适用性。

只需要少量优化,算法就能跨越空间(从北京密云到云南昆明)、时间以及传统经验,接下来他们将加速在全国推广这套解决方案。

而像高校团队、科研机构,也都有与地方企业在项目上的合作。

中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任、首席专家赵春江院士对此表示,这些有为青年科学家们可以在不断交流和实践中拓宽自己的知识面,提升解决农业实际问题的能力。

而人才在农业4.0发展中起着举足轻重的作用。

赵春江院士还将农业变革与工业革命做类比:

随着第四次工业革命的发展,信息技术和不同产业的结合,已经成为发展的必然趋势。

这在农业上也不例外,我们知道数字技术和农业深度融合,一个是产生农业的数字经济,另外一个方面从生产方式上变革带来了智慧农业。

以农业起家的拼多多,正在从前者走向后者,从数字产业化走向更为底层的产业数字化,来推动数字农业变革。

拼多多“农地云拼”的运营模式,想必经常使用拼多多的用户已经很了解。

一头连着各地的农户,一头直接连着市场,这种模式能让水果蔬菜从田间地头直接快递到家门口。

在帮助农户建立连接、打开销路的同时,拼多多也建立起一条覆盖全国的农产品流通-消费体系。

换言之,就是用数字化技术,推动农业效率的提升。

经过6年发展,目前平台直联的农业生产者已经超过1600万人,他们在为超过8.6亿的消费者提供着农产品。

而现在,不管是多多农研科技大赛,还是财报上明确将战略重点指向农业科技,都在暗示拼多多在推动农业这块已经迈上了新台阶。

拼多多董事长兼CEO陈磊,就在今年业绩会上分享了他们的三步走战略:

第一是帮助农户拓宽对接市场;第二是推广智慧农业;第三部则是激励赋能更多年轻技术人才投身到农业。

显然,解放流通体系只是农业数字化的一小步。

只有从底层生产出发,提升农户的种植效率,整体农业数字化才能真正得以实现。

拼多多把这一目标,押注在了年轻人身上。

科技改变农业

有年轻人才,有前沿技术、先进设备,也有具体可执行的商业落地途径……

几种元素汇集在一起,也难怪有人说,这场比赛是智慧农业实现的一个缩影。

事实上,通过这场多多农研科技比赛,其实也能窥见这样的时代趋势:

第一,科技改变农业,已经从“种得多”朝着“种得好”方向转变

其实单从比赛可以看到, 科技发挥的作用越来越大,对传统种植经验的依赖越来越少。

而且每支队伍在技术上也都朝着更精细化、标准化的方向进行转变。

第一届草莓人机大战,人工智能可能只在产量上占优。人们可能还会质疑,AI种的水果蔬菜,没有灵魂。

但第二届的番茄技术比拼显示,不管是产量、口感,还是营养物质层面,都远远优于传统种植方式。

而培育出的农产品品质越好,也就有助于提升下游分选、流通的效率。

第二,农业正在变成一种田间地头的星辰大海,可以很酷,也可以赚到钱

以往对于农业的认知,可能就是利润低成本高,农户“面朝黄土背朝天”,没什么技术含量,很难吸引到年轻人。

但现在随着AI、5G、物联网、无人机、机器人等硬科技的发展,农业也正在成为一件很酷的事情

这也反向推动更多年轻人涌入田间地头。

前不久在遥远的新疆,就有一位90后女生决定用无人机、无人车等硬核设备来挑战管理500亩棉田。

图源:新华社

甚至只需一部手机,就能轻松get整个农场全部环境信息。

在这些年轻人中,不乏致力于实现商业化的初创企业,也不乏像拼多多这样投身其中的大厂。

正如浙江大学生物系统工程与食品科学学院院长何勇教授所说,农民终将成为专业化极强的行业,农业也成为极具发展前景的行业。

第三,农业是一场没有终结的游戏,科技持续发展,农业也会因之受益。

提到农业,大家都觉得十分重要,却又往往容易被忽略。作为最古老的产业,它关系到每一个人的吃饭问题。

回顾过去农业的几次重大升级,都离不开科技。

首先是从农业1.0体力劳动时代走向2.0机械化生产时代,得益于工业革命的成果,大量的机械工具、蒸汽机等设备到农业领域。

接着是从2.0走向3.0信息化生产时代。得益于微电子、软件的广泛应用以及电商平台的发展。在农资流通、育种育苗、植物栽种管理等方面开始有了计算机程序、互联网的参与。

而正在到来的农业4.0,则是结合人工智能、物联网、大数据等技术所实现的高度智能化种植管理

农人可以不用考虑自然灾害,甚至还能摆脱土壤的约束,以更低的成本获得更健康安全的粮食。

而这一点要实现,需要更多的年轻人参与进来,以及更多社会责任感的企业投身进来。

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