点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

首页> 光明科普云> 农业农村频道> 三农看点 > 正文

种菜“上网”

来源:新华每日电讯2023-03-13 09:04

  浇水不湿手,种菜不下田,丰收不问天——这些充满“不可能”和“混搭感”的场景,如何变得“合情合理”?

  答案是:用AI(人工智能)种菜!

  在温光水气肥高度可控的植物工厂内,草莓、番茄、生菜晒着最适宜生长的人工光、喝着最“对胃口”的营养液,种菜人不必亲临现场,通过深度相机、电子传感系统等便能与植物“在线相见”,再根据植物实际长势和算法模型,像“炒股”一样,在操作系统中调控温度、湿度、光照、二氧化碳浓度及营养液等,让植物哪怕外界严寒酷暑、刮风下雨,都能获得适宜的生长环境。

  “随着农业传感器、机器视觉、知识图谱、决策模型等技术的快速发展,AI在农业上的应用正在铺开。”全国人大代表、中国工程院院士、中国科学院亚热带农业生态研究所首席研究员印遇龙说,“智能技术手段可以改善农民的工作条件,彻底颠覆传统的农作方式,代表了未来农业的发展方向。”

  未来已来。

  人能与植物对话

  郑建锋是一名“90后”,在中国农业大学度过了本科、硕士、博士时光,如今在该校农业农村部设施农业工程重点实验室从事博士后研究。

  你猜,他的专业课有哪些?

  “我们要学农业建筑学,类似于土建专业,因为涉及盖温室;要学植物学、作物栽培学与耕作学,植物生理、无土栽培都会涉及;农作物生长所需的温光水气肥,每一个环境因子都是一个学科方向,比如传热学、光生物学、水利科学、流体力学、营养液管理,等等。”郑建锋介绍,“随着农业科技的发展,我们专业也在与时俱进,加入了大数据、云计算、编程、单片机等课程。”

  为什么研究种菜,也需要学习编程?

  靠天吃饭,一句话道出农业生产对环境的依赖。而农业发展的方向,就在于通过调控和改善生物生长环境,使动植物、微生物的生长向着对人类有利、满足人类需求的方向发展,使农业产量、品质更加稳定可控。而当我们能通过AI调节温光水气肥,通过算法模型辅助种植养殖策略,就相当于给了动植物适宜不同生长阶段的“智能太阳”“贴心食粮”“及时雨”……

  智能装备和技术,也将成为“新农具”。

  眼下,郑建锋正带着实验室另外5位师弟师妹,参加拼多多和光明母港携手举办的第三届“多多农研科技大赛”。比赛规则颇为新颖:4支入围决赛的队伍,在同一规格的集装箱植物工厂内,“远程”种植同一品种的生菜,90天后,产量高、能耗低、品质好、算法优者便告获胜。

  由于生长在集装箱内,这些生菜“不见天日”,但参赛者通过调节红黄蓝光光谱、形成“光配方”,可以让生菜“吃饱喝足”、茁壮成长。“这是国内首次举办完全人工光型植物工厂种植比赛,甚至在国际上也尚属少见。”多多农研项目负责人说。

  操作方式也很新奇,不湿手也不沾泥,参赛者只需在远程控制系统中调整各项设置,便能遥控集装箱内部环境。

  研究视觉模型的、负责营养液调配的、主管生长和生理信息检测的、设计植物巡检机器人的……“大师兄”郑建锋组的这支队伍,人人独当一面,合起来便很“全面”。

  “我们的参赛策略,就是‘与植物对话’,它之所需,我之所予。”郑建锋说。

  通过立体成像的深度相机,逐日采集生菜的生长和生理数据,除了能更精确地测量个头变化,还能通过每天吸收的二氧化碳量,测算它的光合速度。

  “‘与植物对话’本质上是一套智能环控系统,通过采集分析植物的生长和生理信息,我们就了解了植物;再通过模型比对和预测,就知道了它的长势快慢、生理需求,从而判断下一步要给它什么样的环境条件,看营养液该怎么配比、光配方该怎么调整、该多给点水还是少升点温,辅助种植决策。”队员杨浩说。

  在南极也能种菜

  由上海市农业科学院园艺所及信息所的青年专家何立中、王虹、钱婷婷等6人组成的另一支参赛队伍,有一个亮眼标签——曾指导我国科考队员在南极种植蔬菜。

  南极极端恶劣的环境,以及极昼极夜过渡的特殊情况,让“吃上新鲜蔬菜”长期以来成为科考队员们遥不可及的梦。而这个梦,几年前成真了。

  2014年、2015年,南极长城站、中山站相继建成温室。由于驻站人员多为科学家、医生等,鲜有种植经验,国家设施农业工程技术研究中心在上海崇明基地1:1建造了模拟温室,何立中等蔬菜学或园艺学博士在南极仿真条件下,教科考队员如何在极地种菜。

  “种什么菜、怎么能种得好,都要根据极地不断变化的情况,动态调整种植策略、种植方案。我们会选好种子,分门别类配好肥料,让科考队员带着出发。”何立中说。

  在南极温室,驻站人员遇到种植难题,也会将蔬菜图像及生长数据传回崇明温室内,由何立中等人诊断分析,提供“保姆式”指导。

  得益于这种不受外界影响、环境因子可控的植物工厂种植模式,身处“生命禁区”的科研工作者,也吃上了番茄、黄瓜、茄子、青菜,成功收获过西瓜、草莓,还“点过菜”,请专家们指导种植营养丰富、采收周期短的西蓝花芽苗菜。

  集装箱也好,南极温室也好,都属于立体植物工厂,像超市货架般一层层、“肩并肩”地种植植物。把农业“竖”起来,可以增加单位面积的种植收益,也折射出植物工厂的“天生追求”——降本增效。

  植物工厂的成本,主要在能耗、人工和设备折旧三方面,其中,为植物生长提供光照、温度的电能成本占大头,这也就成了降成本的重点。

  “比如一个叶片,它截获了多少微摩尔的光,光又让它产生多少毫克的糖,糖再转化成多少毫克的淀粉,这中间的转化过程就是它的机理,我们通过数学方式把机理过程描述出来,就形成了植物生理模型。”钱婷婷说,“能不能投入更少的光产出更多的生物量,提高光能利用效率,把耗电量压减下来,是团队技术水平的重要体现。”

  相对于大田种植,目前植物工厂的种植成本还是较高,所以更适合种植生长发育较快、附加值高的植物,比如高品质水果、药用植物。

  “由于植物工厂的环境封闭,外界病虫害进不来,所以没必要打农药;并且,由于生产过程可控,可以人工调节营养成分,生产适合老年人、孕产妇、婴幼儿、肾病患者等有特殊需求人群的蔬菜。”王虹认为,安全、高品质是植物工厂种植模式的优势所在。

  新农人的变与不变

  “这些用AI种菜的青年专家、‘90后’博士是典型的‘智慧新农人’。他们理念先进、创新意识强、有知识有梦想,能起到很好的引领作用,助推我国农业现代化插上科技的翅膀。”全国政协委员、中国工程院院士、湖南省农业科学院院长单杨说。

  科研院所、实验田间,一批批专家学者、博士硕士正研究如何种菜,而当他们取得研究成果、探出一条新路交给农民时,农业生产的门槛就会越来越低,前景越来越广。

  “智能环控是一种通用技术,随着大数据、云计算、深度学习等技术以及传感器等设备性能的进步,AI种菜会越来越靠谱,能自己制定和调整种植策略,使用起来更加便捷。”郑建锋说,现在已经出现了微型人工气候箱,能满足都市人“阳台种菜”的需求。

  不再“靠天吃饭”,那么祖祖辈辈口传心授的“四时歌”、经验之谈,就不再有价值了吗?

  几位新农人异口同声地否认。

  “我们的模型就是基于数据、基于经验构建的,很多老农凭经验就能把地种得很好,我们研究的就是这种经验背后的机理,经验也是AI学习的养料。”钱婷婷解释。

  现阶段,AI可以成为农业生产强有力的辅助,但远不足以替代人。“一个懂算法、懂互联网技术的人,再加上一个有经验的农民,制作出来的设备或模型应该会很有优势。”郑建锋说。

  如果给未来的农民画像,应该是什么样?

  “未来,农民应该会成为一种时尚的职业,可以不下田,只需要在手机上操作,用数字化方式遥控多种智能装备从事农业生产。农民本人也并不一定要有农业专业背景,因为智慧农业的应用里面应当包含专家系统,遇到问题,相应的专家团队能够快速在线解决。”上海市农业科学院副院长赵志辉说,“虽然农民本人就是在线操作、按按钮,但他并不是流水线上的工人,而更像是工厂车间的生产经理,每个环节都可以找到最专业最合适的人来做,他扮演生产管理者的角色。”

  (记者王若辰 参与记者:刘芳洲)

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 贵州台江:义诊下基层 服务暖民心

  • 湖南常德:瞄准国际市场 赶制外贸订单

独家策划

推荐阅读
他们提出一种全新多物理域融合计算系统,可利用后摩尔新器件支持傅里叶变换,使算力提升近4倍,为具身智能、通信系统等领域开辟新的可能。
2026-01-15 04:05
2025年11月,中国载人航天工程启动第一次应急发射任务,并取得圆满成功。此次任务,源于神舟二十号飞船疑似遭到空间微小碎片的撞击,返回任务被迫按下紧急“暂停键”。
2026-01-15 04:55
现代人工智能是先进计算的产物,也是赋能千行百业的技术。从早期符号主义在有限算力下的踯躅前行,到神经网络思想历经沉浮,直至大数据与图形处理器(GPU)的邂逅,
2026-01-15 04:55
项目骨干成员、中国科学院大学教授郑阳恒表示,团队还将与暗物质探测实验团队合作,将此次实验结果融入下一代探测器的研发中。
2026-01-15 09:03
对于娱乐及部分消费产业而言,当前的人形机器人还不适合作为长期自有资产,更适合通过“租赁+技术服务”的方式使用。
2026-01-15 09:02
最终,他们模拟出一种外形稳定的氰化氢晶体,其外形为顶端多面、底部圆润的圆柱体,长度约450纳米,整体形状类似切割后的宝石。
2026-01-15 09:00
从中国地震局获悉,近日,在离岸80千米的三峡江苏大丰海上风电场,全国首个海底综合地震电磁监测台站建成,这标志着我国地球物理场监测台网向海域拓展取得新进展。
2026-01-15 04:05
你有没有感觉,这些年的春天来得越来越不规律了?相比过去,有的地方春来早,有的地方春迟到。这不是你的错觉,全球变暖正导演着一场波及整个北半球的“春日变奏曲”。
2026-01-14 02:55
布局未来产业,要统筹经济性与战略性,综合考虑绝对优势和比较优势,深耕细分赛道,探索各具特色的发展路径和模式。
2026-01-14 09:03
实现了育种加代方法的颠覆性创新,整体上达到国际领先水平。
2026-01-14 19:12
相关研究成果发表于《植物生物技术》,为光信号驱动的绿色农业技术创新提供了全新思路。
2026-01-14 19:12
“十四五”以来,生态环境部卫星遥感监测能力显著提升,目前已在轨运行7颗生态环境卫星,初步构建起多星联动的生态环境卫星遥感监测体系。
2026-01-14 09:03
作为钢铁生产核心工序,高炉占生产总成本的70%左右,其长期稳定运行直接关系企业盈利状况。经过攻关,宝钢股份高炉AI大模型对炉温等关键指标的预测准确率达90%,实现对内部状态的高精度、高时效性感知。
2026-01-14 09:02
1月13日23时25分,我国在海南商业航天发射场使用长征八号甲运载火箭,成功将卫星互联网低轨18组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2026-01-14 09:01
扎实推进农机购置与应用补贴“优机优补”“有进有出”,支持创新机具有序列补,加大补贴力度,推动过时落后机具加快退出。
2026-01-14 09:02
作为全国首个商业航天共性试验和科研生产基地,“北京火箭大街”项目由亦庄控股旗下城市更新公司投资、开发、运营管理
2026-01-13 17:38
力鸿一号遥一飞行器12日在酒泉卫星发射中心圆满完成亚轨道飞行试验任务,返回式载荷舱顺利着陆完成回收。本次飞行试验圆满完成返回式载荷舱的再入大气层返回减速与回收验证,
2026-01-13 03:35
从耳畔低语的智能伴侣,到街头无声行驶的自动驾驶车辆,科技正褪去冰冷外壳,融入人们日常生活。谷歌计划将AI技术嵌入人们日常依赖的应用Gmail内,让其帮助总结冗长的邮件,并撰写得体的回复。
2026-01-13 09:07
南极秦岭站附近,几只黑白分明、步履蹒跚的阿德利企鹅歪着头,打量着不远处向他们热情招手的中国考察队员。今年,中国第42次南极考察队又一次如约而至,继续开展对这些极地“原住民”的监测研究。
2026-01-13 09:06
加载更多