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當一個碼農開始在集裝箱裏種菜 | Foodaily每日食品

當一個碼農開始在集裝箱裏種菜

人物
2024.10.15
未來,人類的蔬菜、糧食可以種在集裝箱裏嗎?

文:辛與風

來源:人物(ID:renwumag1980)


9月下旬,在上海的崇明島上,一場前衛的比賽試圖解答這個問題:6支參賽隊伍,每隊被分配到一個20英尺、全封閉的集裝箱,除了空氣,裏麵不含任何植物生長所需要的天然元素。


每隊自行施工,打造一個自動化的「植物工廠」,在集裝箱裏種下生菜。由此開始,人類可以把植物交給計算機全權打理。50天後,種植成果決定著比賽成績。


參賽選手中有一些曾是農業的「門外漢」——做軟件的、搞AI的、擺弄機械的、教音樂的……他們選擇跨行成為科技型農民,在集裝箱裏種菜,希望農業不再受氣候與地域的製約,也為農業追求更高的產出、更好的品質、更少的能耗與更低的成本。


集裝箱裏的小創造,就像一顆種子,種在人們探索現代農業的路上。他們期待,未來的某一天,農民可以「不再看天吃飯」。


01

集裝箱裏的農場


科幻電影中,人類遷徙到星球的暗麵。在那真空、不見天日且沒有任何水分的環境下,為了生存,人類依然要種菜。這似乎有悖於前人上千年的經驗:要讓一棵植物生長,必要光、溫、氣、水、肥五種條件。


現在,科幻正照進現實。在秦楚漢團隊設計的集裝箱裏,代替自然的一年四季、風雲流轉,人造的「植物工廠」已經可以賦予上述的一切。


人類說,要有光,於是裝上了LED燈,光線會模仿晝夜;箱內溫度由空調和環控係統自動調節,讓植物感受「四季變化」;二氧化碳適時釋放,它是植物光合作用的重要原料,用來促進植物的生長;水肥混合,在計算機的幫助下自動灌溉,給植物補充營養。


集裝箱裏像實驗室,又像一個被拉寬的魚雷艙,但就是不像一塊菜田——近40立li方fang米mi的de空kong間jian裏li,各ge種zhong管guan線xian和he儀yi器qi接jie在zai一yi起qi,四si麵mian白bai牆qiang,反fan射she著zhe白bai光guang。靠kao門men有you一yi條tiao狹xia窄zhai的de站zhan立li通tong道dao,其qi餘yu空kong間jian擺bai滿man了le金jin屬shu色se的de多duo層ceng種zhong植zhi架jia,種zhong植zhi架jia由you至zhi少shao4組半徑約30厘米的輪滑組連接帶動,形似旋轉的置物架,每一層密密有孔洞,填上椰糠,等待播種。


根據賽事要求,參賽團隊統一種植「優雅」生菜。這種生菜,在國外的植物工廠中比較常見,長勢強、產量高,株型美觀、口感脆甜,標準化的種植也讓市場需求量增大,現在,它是漢堡、三明治配菜和火鍋涮菜中的主力。秦楚漢團隊在之前播下一部分種子,現已抽了好高的芽。再過20天左右就可以收獲了,秦楚漢說,這比傳統農業快了至少20天。


除了播種和收獲,人類無需進入這座「工廠」,計算機會做好蔬菜的保姆。


所suo以yi,沾zhan滿man泥ni的de手shou,肥fei料liao或huo農nong藥yao的de刺ci鼻bi味wei道dao,飛fei舞wu亂luan爬pa的de蠅ying蟲chong,菜cai田tian裏li常chang見jian的de種zhong種zhong,這zhe裏li都dou是shi沒mei有you的de。秦qin楚chu漢han保bao證zheng,這zhe是shi一yi個ge高gao潔jie淨jing標biao準zhun的de車che間jian,不bu論lun長chang出chu什shen麼me東dong西xi,摘zhai下xia來lai就jiu能neng吃chi。


在「2024光明多多垂直農業挑戰賽暨第四屆多多農研科技大賽」決賽現場,類似的集裝箱還有5個。全部是螺絲殼裏造「工廠」,在普通臥室大小的集裝箱裏,想方設法人造出光、溫、氣、水、肥的條件。每座「工廠」也是一個展示台,在決賽開幕的頭幾天,隨評委們參觀、評分。再過幾天,「工廠」就要被封閉了,禁止人員進出。


集裝箱合影攝:李傲


年底之前,決賽結果會公布,從產量、品質和成本等方麵,考核每支隊伍的種植成果。


在專業的農學研究中,「植物工廠」隸屬於一個更書麵化的別稱,「垂直農業」。因此,本次大賽也叫「垂直農業挑戰賽」。主辦方希望,通過比賽,推動垂直農業的設計與應用。


那麼,人們為什麼越來越關注垂直農業?


垂直農業,最早由美國哥倫比亞大學教授迪克遜·德斯帕米爾提出,他希望在由玻璃和鋼筋組成的、光線充足的建築物裏,生產人類所需的食物,破解農業生產受資源製約的難題。


這樣的願景在部分國家已經實現。近幾年,在國土麵積、農業資源有限的以色列,超市、餐館和購物中心裏,到處可見垂直農場裝置。蔬菜在容器中生長、成熟,供顧客選購。


早在2012年(nian),位(wei)於(yu)新(xin)加(jia)坡(po)林(lin)厝(cuo)港(gang)的(de)天(tian)鮮(xian)農(nong)場(chang)就(jiu)已(yi)經(jing)成(cheng)立(li),那(na)是(shi)新(xin)加(jia)坡(po)最(zui)早(zao)采(cai)用(yong)垂(chui)直(zhi)種(zhong)植(zhi)技(ji)術(shu)培(pei)養(yang)蔬(shu)菜(cai)的(de)農(nong)場(chang)之(zhi)一(yi)。後(hou)續(xu),城(cheng)市(shi)裏(li)的(de)垂(chui)直(zhi)農(nong)場(chang)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo),新(xin)加(jia)坡(po)得(de)以(yi)在(zai)725平方千米的國土麵積內,提高作物產量、降低進口依賴。


據統計,中國人每年消費蔬菜量超300公斤。如何讓14億人實現蔬菜自給自足,吃得好、吃得健康,是中國農業長期的研究命題。


在「工廠」裏種植植物,讓計算機掌握生產,今後規模化量產,或許是個答案。


秦楚漢告訴我們,團隊參賽設計的「工廠」,最多可以同時種植1380株「優雅」生菜。30天左右為一次收獲周期,全年能不間斷生產。「在相似的占地麵積中,集裝箱內可年產的『優雅』生菜,是傳統農業的40至60倍」 。


假設有一家三口,每人每天炒一顆生菜吃——在這個臥室大小的「工廠」中,一個月種出的生菜,可供這個家庭連吃一年半。


02

從0到1


決賽有6支隊伍,幾十位參賽選手,大多圍繞著兩個關鍵詞:「90後」、「非農學科班生」。


有人的老本行是音樂教育,有人擺弄機械出身,有人在校時學的是生物環境與能源工程……一群以前從未躬身於田地的年輕人,為什麼選擇跨行研究「植物工廠」?他們希望創造什麼?


32歲的秦楚漢也一度是農業的「門外漢」。


十幾歲時,他到加拿大留學,本科頭兩年學的是經濟學,但很快對「太理論化的世界」喪失興趣。大三,他轉係學習計算機科學,用兩年的時間念完四年課程。畢業時,大多數同係的同學流向了微軟、穀歌等大型互聯網公司。他則加入了一個科技創業團隊,研發智能自行車。


秦楚漢想得很清楚,他性格自由,想法多,不適合去架構複雜的大公司。


2016年左右,他發現,周圍不少人購買了「家庭版植物工廠」,用一台小機器在家裏種東西。出於好奇心,他也去買了一台,拆開研究,結構不算複雜,就決定自己動手做一個。


tacongjiancaishichangmailemutou,juchengtiaozhuang,hechaoshimaidesuliaochuwuxiangpindaqilai,dedaoyigejichudekuangjia。erhouyongzhikezibaobian,shangfangjiazhiwudeng,xiafangzhuyingyangshui。zheyangjiuzaochuleyigezuijianyide「植物工廠」。


靠這個初代「工廠」,他種出了小番茄。雖然吃起來不夠甜,但水分多、生長快,「兩周就長了大幾十厘米。」


好玩兒、有發展潛力——在當時的加拿大,「植物工廠」也是個時興玩意兒。秦楚漢想把它做得更好。2017年,秦楚漢辭職,成立了自己的公司,定位是「用科技去改變種植」。


從碼農變菜農,完全是「從0到1」的de探tan索suo。剛gang開kai始shi,他ta上shang網wang跟gen著zhe視shi頻pin學xue設she計ji。各ge類lei植zhi物wu需xu要yao什shen麼me樣yang的de生sheng長chang條tiao件jian?他ta也ye不bu知zhi道dao。能neng買mai到dao的de科ke普pu書shu籍ji,隻zhi會hui告gao訴su你ni在zai大da自zi然ran中zhong植zhi物wu如ru何he生sheng長chang。一yi旦dan把ba植zhi物wu移yi到dao室shi內nei、設備內,所有的知識都亂套了,「溫度高一度、低一度,可能帶來完全不一樣的種植結果」。


與設計無人機、機器人不同,智能化的植物工廠沒有標準答案。「植物是生命。」秦楚漢說,「生命的成長是一係列複雜的反應,很多時候,它不一定貼合你的預想。」沒有辦法,隻有反反複複地試種。今天長蔫兒了,明天結酸果子了,種過的歪瓜裂棗多了,豐收也就快到了。


2018年,秦楚漢團隊製作出了第一台家用「植物工廠」。比起兩年前他自組的簡易「工廠」,這台設備已智能化,操作者隻需要播種、每周換一次水,就可以等待收獲。


隨後的幾年裏,團隊又陸續研發出大型的商用「植物工廠」,供應給食品公司、餐飲和超市。可種植的作物也增加到了十多種,包括水果、中藥材、芽苗菜等等。


公司剛成立時,隻有秦楚漢一個人,後來最多時招來了20多人。以中國留學生為主,都是和他一樣年輕的人,有學AI的、商科的,專業五花八門。他刻意招攬來多元背景的人,因為「植物工廠」本就是一個跨學科的產物,團隊成員們從各行各業來,把技術和視角也從各行各業帶來。


有位同事是鋼琴博士,是「斷眉哥」(美國「90後歌手」查理·普斯)的(de)學(xue)弟(di)。創(chuang)業(ye)初(chu)期(qi),他(ta)幫(bang)著(zhe)團(tuan)隊(dui)一(yi)塊(kuai)兒(er)做(zuo)農(nong)業(ye)種(zhong)植(zhi)聲(sheng)學(xue)研(yan)究(jiu),給(gei)植(zhi)物(wu)放(fang)莫(mo)紮(zha)特(te)的(de)音(yin)樂(le),或(huo)者(zhe)幹(gan)脆(cui)放(fang)一(yi)些(xie)純(chun)粹(cui)的(de)聲(sheng)波(bo),刺(ci)激(ji)它(ta)長(chang)得(de)更(geng)好(hao)。他(ta)同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)一(yi)名(ming)有(you)執(zhi)照(zhao)的(de)飛(fei)行(xing)員(yuan),熟(shu)悉(xi)飛(fei)機(ji),懂(dong)機(ji)械(xie)。參(can)與(yu)設(she)計(ji)「植物工廠」的零件時,「那完全是降維打擊」。


秦楚漢上過的兩年經濟學也發揮了作用。他敏銳地察覺到,中國國內市場,也需要「植物工廠」。


中國有大量食材依賴海外進口。比方說,做冰淇淋要用的香草,85%來自肯尼亞、馬達加斯加等非洲國家;做果茶要用的檸檬片,大多數產自印度;甚至連國內牛羊吃的幹牧草,也需要每年進口5000萬噸……「在自然條件下,國內的氣候沒法種植很多作物。」


那是2022年前後,國內認真做「植物工廠」的公司少得可憐,「兩隻手就可以數過來」。秦楚漢很有信心,未來是一片藍海。他將團隊與技術全部打包帶回中國,轉戰國內市場。


葉菜俠集裝箱內景攝:李傲


03

尋找誌同道合的友軍


探索國內市場,開局並不算順利。


推廣產品時,秦楚漢常遇到質疑,「菜要長在泥土裏,種菜要取天地之精華。種在機器裏的菜,能好吃嗎?能有營養嗎?」有些客戶會因此拒絕嚐試。


高價是另一個難點。在加拿大,他們的家用「植物工廠」售價1700美金,主要賣給那些願意嚐試新科技的中產用戶,比起生產日常食物,「更像一個大玩具。」


回中國後,他們的商用「植物工廠」向市場供應過豌豆尖,不按斤、按份賣,一份供三口之家單次食用的量,售價將近20kuaiqian。jinguanzhegeshoujia,heshichangshangyoujishucaideshoujiachabuduo,danhaishibiyibanshucaideshoujiagao。bishi,chengshidedabufenxiaofeizheduiyoujishucaidejieshouduyouxian。


平均算下來,「植物工廠」產出的葉菜單斤售價,是傳統種植模式的3倍以上。


而且秦楚漢觀察到,中國消費者的飲食結構多元,需要的蔬菜種類更多,而市麵上的「植物工廠」產出的農產品不但品種相對單一,占比也非常小,「可能1%都不到」。


秦楚漢一度感覺勢單力孤,有點迷茫。


彼時,拚多多也已經著力加大農業科研領域的投入。在這個電商平台上,農產品訂單量保持高速增長,2021年上半年,拚多多農(副)產品訂單量同比增長431%。探索農業的高質量發展,對於拚多多而言,就像一組保持長久動力的蓄電池。


農業的高質量發展,需要從種子和種植技術這些源頭環節抓起。於是,在連續的幾屆「多多農研科技大賽」上,各路科技團隊彙合,秦楚漢們也找到了誌同道合的「友軍」。


高質量發展還要以應用推廣為導向,不能不計代價地投入。比如這屆大賽決賽就規定,必須兼顧科技的可複製推廣性。硬件設備、軟件係統、自動化係統、安裝運輸費用的總計上限為40萬元。


為改造集裝箱,秦楚漢團隊花費了22萬元,還要計算後期的運行的成本。如何降本增效,成了本次大賽的比拚重點。


秦楚漢團隊在集裝箱裏嵌入的巨大齒輪和鏈條,可以讓種植架們旋轉起來,每15分鍾一個輪回。這樣,每一層種植架可共享一套光照、灌溉係統,也可避免局部溫度過高,降低散熱的成本。


秦楚漢估算,依靠旋轉設施,「工廠」的燈具、傳感器數量大大減少,建造期就可有10%至15%的成本節省。後期運營成本的減少,則還需觀察數據。


其他隊伍也有巧思:改善通風、設計遮光、冷凝水回收……反正是鉚足了勁節省能源,少一度用電,就低幾毛錢成本。


別bie小xiao看kan這zhe幾ji毛mao錢qian,對dui於yu農nong民min的de土tu地di而er言yan,一yi斤jin蔬shu菜cai的de利li潤run可ke能neng也ye隻zhi有you幾ji毛mao錢qian。技ji術shu一yi旦dan推tui廣guang開kai來lai,處chu處chu節jie省sheng一yi點dian小xiao錢qian,就jiu能neng讓rang農nong場chang用yong上shang高gao科ke技ji設she備bei,多duo賺zhuan一yi些xie錢qian,也ye可ke以yi讓rang消xiao費fei者zhe省sheng一yi些xie錢qian。


這次的比賽,6支隊伍大致能分為兩派。其中4支zhi是shi學xue院yuan派pai,基ji本ben來lai自zi高gao校xiao或huo研yan究jiu機ji構gou,有you的de隊dui伍wu全quan員yuan博bo士shi。按an過guo去qu的de比bi賽sai經jing驗yan,學xue院yuan派pai的de賽sai事shi成cheng果guo有you不bu少shao被bei寫xie入ru論lun文wen,甚shen至zhi申shen請qing專zhuan利li。


而包括秦楚漢的隊伍在內,共有2支是產業派,他們已經過多年摸索,將「植物工廠」技術真正投入了市場。


解曉巍是另一支產業派隊伍的隊長,他原本是音樂老師,加入這行,也是因為一係列機緣巧合。他成立公司四年,旗下的「植物工廠」方案及產品已遠銷日本、韓國、泰國、荷蘭等國。


解曉巍說,報名這次比賽之前,公司內部還特意舉行了一輪投票,11人讚成,1人反對,按照少數服從多數的原則,他們決定參加比賽,用比賽來檢驗隊伍,也看看自己的真實水平。


產業派的隊伍們討論了一種設想。未來,集裝箱式的「植物工廠」或者不止步於生產蔬菜,它還可以成為一個商業場景。比方說,把「植物工廠」安在城市CBD、寫字樓下,箱子一側種植蔬菜,一側售賣咖啡、輕食——讓消費者看見食材的來源。或許,它也能成為一個新的打卡地。


秦楚漢喜歡這樣的討論氛圍。相較於其他智能硬件,「植物工廠」的研發太冷清了,且純科研的多,商業化的少。許多時候,各團隊閉門造車,「隻有這樣的比賽,才能把分散在全國各地的同行聚在一起,相互學習」。


墨泉旋轉栽培架 攝:李傲


04

生命沒有標準答案


這是拚多多第四次牽頭舉辦農研大賽。


2020年、2021年,連續兩屆「多多農研科技大賽」在雲南高原溫室的環境下舉辦,比拚AI種草莓、yingtaofanqie。disanjiebisaizebachangdizhuanyidaojizhuangxiangneidezhiwugongchang,dansuoyongyingjianshebeishitongyifafangde,zhuyaokaohedeshicansaiduiwumenderuanjianshejihezhihuizhongzhinengli。


今年舉行的第四屆比賽,開放度最高,競爭也更激烈,參賽隊伍們需自主設計所有硬件、軟件。最終,產量高、品質好、花費少的團隊獲得勝利。


jinnianlai,congnongchanpinqijiadepinduoduobujinshenruquanguodabufennongyezhuchanqu,zhulinongchanpinshangxing,haichixuduinongyekechuangjiadatouru,tongguojubangezhongleixingdenongyesaishi,zhujianjujiqiyidapizuoshuzinongye、智慧農業的團隊和人才。如果說農業是拚多多的長期戰略,那麼這些人才和實驗,就是前哨,是未來可以燎原的星星之火。



民以食為天,但傳統農業更多的還是「看天吃飯」,小(xiao)而(er)散(san)的(de)非(fei)標(biao)準(zhun)化(hua)種(zhong)植(zhi),農(nong)產(chan)品(pin)進(jin)城(cheng)波(bo)折(zhe),都(dou)在(zai)讓(rang)農(nong)村(cun)和(he)城(cheng)市(shi)的(de)發(fa)展(zhan)速(su)度(du)拉(la)開(kai)距(ju)離(li)。大(da)家(jia)都(dou)等(deng)待(dai)著(zhe)用(yong)科(ke)技(ji)的(de)力(li)量(liang),實(shi)現(xian)一(yi)次(ci)農(nong)業(ye)上(shang)的(de)變(bian)革(ge)。所(suo)以(yi)秦(qin)楚(chu)漢(han)的(de)參(can)賽(sai)宣(xuan)言(yan),也(ye)向(xiang)之(zhi)前(qian)多(duo)年(nian)的(de)農(nong)業(ye)境(jing)遇(yu)發(fa)起(qi)了(le)挑(tiao)戰(zhan):「讓人類不再看天吃飯」 。


宣言前麵是漫長的路。


國家智慧植物工廠聯盟主席楊其長說過,到2020年底,中國大概有各類規模的「植物工廠」超過220座。同樣在2020年,日本設施園藝協會(東京都中央區)宣布,全日本共有386座「植物工廠」。大約十年前,日本境內的「植物工廠」數量就已接近200座。


理想不近,但也不算遠。中國工程院院士趙春江表示,「植物工廠」不僅能夠提升農業生產的效率和品質,還使得農業生產在戈壁、沙漠、偏遠島嶼以及耕地較少的城市空間也成為可能。按照本次賽事評委們的評價,智慧農業、垂直農業在國內的應用雖未成熟,但階段性的成果已十分顯著。


為什麼要搞前沿農業?為什麼要用高科技種菜?「這是一份有意思的工作。」「想讓綠葉菜在任何環境下都能365天生產。」參賽選手們往往給出這樣的回答。這是一群誠懇、務實的人,符合理工科生的氣質,話短、直接。


很不經意間,他們會流露出對植物本身的喜愛和關懷。


「葉菜比人耐冷,要給它吹空調,保持在20℃上下。」


「植物需要呼吸,需要氧氣,但最重要的是為它保持二氧化碳的濃度。」


「不能突然開燈,植物像人一樣,會有應激反應。要慢慢調整光線,讓它適應。」


……


其實,秦楚漢從小就喜歡種花花草草。他在陽台上種過大蒜、辣椒、草莓、黃瓜、發財樹,還有想不到的千奇百怪的植物。創業做「植物工廠」後,他在辦公室開了兩間植物房,種玫瑰、向日葵、藏紅花等等,房裏一年四季都有花香。


他ta把ba植zhi物wu當dang成cheng朋peng友you,感gan受shou它ta們men的de呼hu吸xi,一yi點dian點dian細xi微wei的de成cheng長chang。秦qin楚chu漢han感gan覺jiao,種zhong植zhi和he科ke技ji一yi樣yang,能neng展zhan現xian奇qi妙miao的de變bian化hua,而er植zhi物wu帶dai給gei人ren的de視shi覺jiao轉zhuan變bian更geng快kuai速su:一盆花,在睡覺前是一個樣子,第二天醒來時,它就成了另一個樣子,抽芽、長高、甚至可能開了花。


在參賽者解曉巍眼裏,做農業有一種獲得感,身心都很愉悅。「如果音樂是時間的藝術,美術是空間的藝術,那麼,農業是生命的藝術、基因的藝術。」作物每天都在展示和表達自己,這是一種生命的力量。


和植物旺盛的生命力相比,這些年輕人從事著農業,走進更廣袤的田地,也感受到了農民、農業、農村不一樣的生命力。秦楚漢看到,農村的大院裏,鋤頭永遠擺放在最顯眼的位置;農田裏,施肥打藥的,總是中老年人,上百畝地,光是走上一趟,就要幾個小時;印象最深的是,見到的每一位老農的腰都是彎的。農民們普遍腰不好。而就是這樣一群人,養活了中國14億人。


生命沒有標準答案,生命應該包含更多可能——植物可以寄托於土壤,也可以生長在集裝箱裏;鄉村田間老人的腰,也不應該總是彎的。秦楚漢總在想,他和團隊創造一點點的技術突破,可以解放幾十雙、上百雙、上千雙手。


未來的田間或許由機械操持,而農民們可以在樹蔭下乘涼、喝茶、打盹兒、唱山歌……


國內市場上已投入使用的集裝箱式「植物工廠」


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