熊元科疫情期间迷上了种菜，撒下生菜种子后，调配营养液、安装植物灯，悉心照料却一无所获。研究能源系统优化的他萌生了用擅长的算法在集装箱内种菜的想法。巧合的是，这个想法得以在第三届“多多农研科技大赛”落地。
本次大赛的四个集装箱式植物工厂将成为拼多多与光明母港共建的农研基地，继续用于垂直农业的研究与探索。
(资料图片)
根据大赛规则，参赛者要在自动化程度高的植物工厂内调控温、光、水、肥等，完成三轮翠恬生菜的种植。第一次参赛的他与工科背景的队友搭建信息化平台，采集并可视化13万组数据，整合监测、决策、控制系统，为农学专家提供环境参数和植物生长变化，分析数据即可更新种植策略，第三轮产量翻倍。
集装箱里成长中的翠恬生菜。
纯工科的杨浩一直羡慕“在火星种土豆”的马特。跨界到农业后，连续三届参赛的他用AI种草莓和番茄后，这次将博士研究的内容应用到植物工厂，团队研发的植物光合性能监测系统可精准控制二氧化碳用量，预测生菜生长量，单株生菜的预测产量与实际仅差一克。
通常，35天左右，一棵生菜就能从种苗长大成熟。
6月27日，光明多多垂直农业挑战赛暨第三届“多多农研科技大赛”揭晓比赛结果。90天内，一群来自不同领域的新农人开启一场种菜实验。他们在集装箱式植物工厂内用数字技术试种全新生菜品种，创新的算法、模型等提高产能、破解植物工厂能耗难题，一系列成果吸引产业界关注。
四大顶尖团队挑战种新品种
第一届“多多农研科技大赛”至今，各界大咖组成的参赛队伍是一大看点。本届大赛开启后吸引全球30支顶尖团队、150多位青年科学家报名。最终，4支队伍进入决赛。
与会嘉宾、评审与参赛队伍集体合影。
四支决赛队伍可谓顶级配置。上海交通大学的“生生不息”队工学背景最强，团队曾成功搭建海上自维蔬菜种植平台，无土、无淡水、无电源条件下种菜成功；上海农科院团队曾为南极科考队员提供极端环境的蔬菜种植培训，成员理论和实践经验丰富，植物工厂研究是该院近年来重点发展的新兴学科，已组建植物工厂卓越团队。
上海交大“生生不息”团队合影。
上海农科院团队分享获奖感言。
来自中国农业大学的CyberFarmer团队基于集装箱式植物工厂开展叶菜、草莓、中药材等作物研究，团队成员平均年龄不超过30岁；Lettus Grow团队是唯一来自企业的团队，种植管理经验丰富，曾为北京冬奥会供应生菜。
CyberFarmer团队分享获奖感言。
LettusGrow团队合影。
四大顶尖团队拿到考题后并不觉得轻松。他们试种的翠恬生菜是大赛引入的全新品种，国内外种植经验少。“没有任何数据和经验积累，考验队伍的实力。这个品种很娇贵，不耐抽薹，后期易烧心，种出来容易种好难。”上海农科院队的王虹博士告诉南都记者。
各个团队前期需快速摸清作物习性，建立模型，后期时刻根据模型和算法的建议，结合人工种植经验调整种植策略。另一方面，大赛的考核标准倒逼团队平衡产量、品质和能耗，寻求最佳方案。
拆解比赛规则后，王虹发现本届大赛的考核标准更加多样化。今年，主办方设置大众评审环节，对生菜的外形、甜度、气味等进行打分。专业评审团从产量、品质、算法策略、能耗成本、商业价值等维度进行评比。“考核标准的变化意味着，保证生菜快速高产的同时，后期要通过人工精细化调控来凸显翠恬的口感，提高商品性，这很有挑战。”
15位大众评审对决赛团队种植的“翠恬”生菜进行试吃、打分，上海市长宁区市场监管工作人员进行了现场快检。
模型、算法与栽培技术大比拼
此次比赛专用的集装箱内，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，人工可通过手机精准调配作物生长所需的水、肥、气等，模拟出最理想的生长环境。
各个队伍为快速种好生菜而各显神通，结合自身优势制定最佳种植策略。由于四支队伍的学科背景不同，在大赛评委、中国农业大学贺冬仙教授看来，决赛最大的看点是工学团队和农学团队的碰撞和较量。
她认为，农业学者习惯从作物栽培的需求与规律入手，将传统种植经验与人工智能结合，获取更佳的种植结果；工科专家则将生菜种植作为应用场景，以前沿技术解决农业生产的现实难题。
决赛评审环节，评审对参赛队伍提问。图为中国农业大学教授贺冬仙。
“生生不息”队的工科专家们拟定策略，先改善硬件再搭建信息化平台。“更多的还是在寻找一种可持续、可复制的方法论，从工科角度为农学专家提供基础设施，其他队也可以直接用，如数据平台。”队长鲍华解释了该队的打法。
该队的工科专家利用专业特长构建了辅助智慧栽培的信息化平台，为农学专家提供植物生长变化和环境数据，及时调整生长策略。同时，该平台不断迭代，生菜快速增产，第三茬的生物量较第二茬增长86%，较第一茬增长135%。这让不少评审专家感慨，“如果多种几茬，冠军可能就是工学家了。”
CyberFarmer团队的核心技术是植物光合效率及性能监测。这也是杨浩的博士研究方向。大赛中，他和团队研发基于CO质量平衡的生菜净同化量动态监测技术，预测单株生菜的产量和实际的产量只相差一克。
上海农科院队摸清作物习性后，种植策略由保守向大胆转变。“第一轮非常保守，光不敢加太大、光周期不敢加太长。后期采用了无固定暗期，也就是没有黑夜，通过调节三层灯光让生菜高速生长。”王虹告诉南都记者，重要的是调控策略。以光谱中的红光为例，加大红光比例后，生菜生长速度加快的同时，促进可溶性糖的合成，口感才会又脆又甜。比赛结束后，上海农科大产量排名第一，最后一茬生菜的生产效率达到0.18kg/㎡/天，夺得大赛冠军。送检生菜可溶性糖含量达0.43%，同样位居第一。
精准的调控离不开智能化的决策系统。比赛期间，上海农科院队还开发了一套智慧种植决策管理系统。该系统融合植株的生长模型、光截获模型、蒸腾模型等算法，实时收集各类传感器回传的数据，尤其是利用深度相机多源采集图像数据进行植株长势监测，可辅助有关光配方优化、环境调控、缓解烧心以及及时采收等方面的种植策略判断。
突破业界难题
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，技术高度密集，可实现周年连续生产，是未来农业发展的方向。一直以来，植物工厂虽大幅提升产量和品质，但能源消耗是行业难题。据了解，植物工厂种植1千克生菜最少需要10度电，对应的成本约20元。
两个有着工学背景的团队均将降低能耗列为一大目标。“生生不息”队将植物工厂视作一栋建筑，将过去积累的建筑能源控制经验运动到集装箱。中途加入团队的熊元科研究方向为能源系统优化，对城市的空调系统节能有着浓厚兴趣。但种菜之前，他从未想过自己所学可用于植物工厂。
重点关注能耗的他研发出以节能为导向的综合环控算法，将农业模型与热力学算法做串联后，直接调控集装箱内的温湿度及CO浓度。在该算法的支持下，第三轮生菜种植产量相比第一轮提升135%，能耗降低29%。
获得“最佳节能奖”的CyberFarmer团队将生长速率作为环控的重要依据。他们将环控目标设定为，适度控制生长速率，不追求生物量最大，追求经济产量最大。最后一茬，他们主动选择了牺牲部分产量，改善感官、商品率等指标。该队队长郑建锋表示，基于生长速率的环控方法如果应用到大型植物工厂中，每千克的耗电量可以降低到9.5度。
重新认识农业
决赛答辩结束后，4支团队的队员忙着互相交流。同台竞技，他们当中不少人被对方的想法、创意所打动，看到了农业的另一种可能。
颁奖典礼后，参赛队伍代表齐聚“农研茶话间”，分享心路历程。
入行10多年的王虹本次比赛中负责光配方调控模块。她被“生生不息”队的算法惊艳。在她看来，工科团队的算法前期采集大量数据，后期分析时可同时考虑多个维度、多个变量，并做出预测。“这比做实验得来的结果更高效多了。了解了他们的算法后思路一下子打开了。这大概就是学科融合的魅力吧。”
这套算法的研发者也在重新认识农业。比赛结束后，熊元科仍在琢磨哪些环节可继续迭代。引入以ChatGPT为代表的生成式AI技术即是其中之一。他告诉南都记者，如果数据来源于更大或更多的植物工厂，农学专家分析数据的工作量随之增大。而借助生成式AI，我们或可将数据解读、决策部分也实现智能化。
决策阶段智能化的想法让光明母港农业事业部总监王金华“疯狂心动”。“他们算法的出发点很先进。或者说，每个控制单元的联动性，输入一个参数就可改变另一个参数。如果是商业化生产，完全可以匹配到生产中。”他接受南都记者采访时表示，以后有可能实现傻瓜种菜。科技助力之下，未来的农业智能化令人期待。
本次决赛在上海崇明的光明母港垂直农业研究中心进行。
令多位连续多次参加“多多农研科技大赛”的选手们欣喜的是，最接近00后的熊元科用算法刷新众人认知的同时，更多跨学科的年轻人参与进来，且农业在他们眼中变得越来越朋克。
（文章来源：南方都市报）
关键词：
质检
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