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第五届多多农研科技大赛举行,草莓种植有多少创新解法?

草莓的种类究竟有多少?最近,在第五届“多多农研科技大赛”中,来自全球各地的46支队伍展示了他们心中的最佳方案。他们展示了从无土种植技术到人工光源技术,再到多元节能和人工智能技术的应用,种种创新技术的加持使得未来的植物工厂已初露端倪。

依照比赛规则,参赛队伍必须递交一份长10米、宽5米、高4米的植物工厂设计方案,以及针对国产草莓的种植计划。这份方案将接受由包括中国工程院院士、国家农业信息化工程技术研究中心主任、首席专家赵春江在内的12位专家的评分。

用AI“爆改”草莓工厂,第五届“多多农研科技大赛”初赛四强出炉_用AI“爆改”草莓工厂,第五届“多多农研科技大赛”初赛四强出炉_

本次赛事由拼多多公司、上海市农业科学院以及上海农业科创谷共同承办,同时得到中国农业大学与浙江大学的联合协办。在农业农村部对外经济合作中心、上海市农业农村委员会和上海市奉贤区人民政府的指导下,联合国粮食及农业组织驻华代表处和上海现代服务业联合会亦给予了大力支持。

经过连续两日的网络答辩和竞争激烈的较量,初赛阶段的评选结果正式揭晓。中国农业大学派出的赛博农人队(Cyberfarmer)、由上海企业欧普照明领军的OPPLE智莓队、上海交通大学领导的莓立方队以及浙江企业塔金麦主导的拟生态队,均成功突破重围,顺利晋级决赛。

赵春江,本届大赛评审委员会的主席,他指出,通过工程科技手段,实现以人工光源为基础的智能化农业种植,以及利用人工智能技术推动草莓的工厂化生产,这些都是本次大赛值得关注的重要特点。这些做法旨在促进节能减排、提升生产效率和增加产量与效益。

AI如何爆改农业

我国近年来对智慧农业建设给予了极大关注,并付诸实际行动加以推进。2024年10月23日,农业农村部发布了《全国智慧农业行动计划(2024-2028年)》,旨在到2028年底实现农业生产信息化率超过32%。此外,2025年中央一号文件明确提出,要以科技创新为引领,推动先进生产要素的集中,并依据各地实际情况培育农业新质生产力。推动智慧农业的进步,同时积极扩大人工智能、数据分析和低空技术等领域的应用范围。

在初赛参赛队伍中,超过半数由企业主导或独立报名,而超过三分之一的参赛团队是由三家或更多单位共同组建。众多智能装备团队汇聚了草莓育种和种植领域的专家,而专注于草莓种植或育种的队伍则吸纳了智能装备和AI领域的专家。在初赛阶段的激烈角逐中,大赛的评审团成员、我国农业大学水利与土木工程学院的教授,同时也是博士生导师的贺冬仙女士,她直言不讳地表示,这届比赛在跨界融合以及产学研合作方面达到了前所未有的深度。

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“多多农研科技大赛”的新赛季将草莓作为了种植的目标作物。与首届比赛在高原温室中种植草莓的情景不同,这一次的比赛则是在全人工光的植物工厂中,对团队的AI种植技术进行了考察。韩共摄制。

在农业种植领域,人工智能技术扮演着关键角色,尤其在作物监测与管理、精准农业实施、农业机器人应用以及农业数据分析与预测等方面。以上海交通大学为主导的莓立方团队便是其中一例,他们研发的智能种植系统能够依据草莓的生长特点构建数字模型,并借助人工智能算法,实现自动且实时的调整,优化植物工厂内的光照、温度和湿度等环境因素。系统持续收集并吸收种植相关数据,不断改进种植算法,旨在提升产品品质和增加产量。同时,该植物工厂所产出的生产数据以及整套AI算法系统,有望转化为数字产品并投入市场销售,这代表了他们在商业化探索上的新思路。

莓立方队借助AI调度技术实现了资源分配的均等化,而作为四强之一的OPPLE智莓队,则巧妙地将普照明等企业的实际应用经验与荷兰瓦赫宁根大学等研究机构的科研实力相结合,将光照控制技术推向了极致。他们的方案独到之处在于运用了最前沿的照明技术,将光线精准地投射到草莓上,避免了光线的无谓浪费,从而实现了节能效果高达34%。同时,实施低谷时段的储能和高峰时段的放电策略,有望显著提高电能的使用效率,几乎可以达到原来的两倍。

周艳虹教授,本次大赛的评委之一,同时也是浙江大学的博士生导师,她指出,在本次初赛评审中,她关注的焦点包括植物工厂节能设计的适用性、对人工光草莓种植难点理解的深度与实际操作经验、种植技术的创新性与完善程度、AI管理策略的可行性与实际效果,以及单位面积产量和品质的量化预估。

植物工厂的全新形态

与此同时,随着技术的不断更新换代,植物工厂的形态也将呈现出更多新颖的可能性。它们或许无需土壤,甚至可以悬挂于空中。在初赛现场,一支来自韩国的团队——K垂直农场(K-Vertical Farm)——展示了他们设计的圆柱形植物工厂新型灌溉系统,这一系统的创新性和实用性赢得了评委们的一致好评。

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22支国内外团队参加了本届大赛初赛的角逐,历时两天。

国内选手在工厂改造方面的成绩同样引人注目。在比赛中,有着“五朝元老”之称的中国农业大学赛博农人队今年展出了八列新型可移动栽培设施,这一创新让评委们眼前为之一亮。与传统的栽培架不同,他们的设计巧妙地预留了通行空间,不仅提升了空间使用效率至两倍,而且还预计能够种植4088株粉玉草莓,180天内收获1600公斤果实,其生产效率显著超越了现有的大田种植模式。

拟生态队作为另一支挺进决赛的队伍,其背后依托的是浙江省农业科学院。该队的领队蒋桂华,是此院草莓的育种与栽培领域的专家,曾成功培育出“越秀”等八个国内草莓品种。他们的核心策略是模拟自然环境,以水作为媒介,精确调控植物生长所需的各项元素,构建一个可以控制的闭环系统,旨在实现无污染、无排放的环保种植方式。

针对水培系统中模拟自然生态时根系因缺氧而常发生的烂根现象,他们采取在培养液中添加氧气以及使用微生物制剂的策略,有效降低了根系病害的发生。目前,这种模式已经在新西兰、卡塔尔以及新加坡等国家和地区实现了成功应用。

按照既定计划,生态种植团队在50平方米的种植区域内布置了192个种植槽,计划栽种4600株草莓。在比赛期间,预计这些草莓的总产量将达到1900公斤。通常情况下,每株越秀草莓的单茬产量约为140克。

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图为拟生态日光种植实验的草莓苗栽种环节。何政洋|摄

千亿扶持攻坚农业科技

显而易见,进入决赛的这四支队伍在科技农业的驾驭能力、人工光照栽培、人工智能技术的运用以及生态化育苗技术等方面均展现出卓越的才能。

赵春江指出,人工智能与工程科技、农艺的融合,将推动无人化、高效的生产模式。这种多学科交叉的综合技术,能够对能流、物流、信息流进行有效调控,显著提升复杂农业系统的运作效率。这一趋势,无疑将成为农业科技,尤其是数字农业和智慧农业在全球范围内的未来发展动向。

决赛将在九月份于上海农业科创谷举办。届时,四支参赛队伍将依照各自制定的搭建计划,各自在50平方米的植物工厂内实施种植,并自主选择国产草莓品种,依照团队制订的种植计划,进行为期六个月的种植竞赛。评审团将对植物工厂的设计与建设、种植效果、成本及能耗、路演表现及文本总结等方面进行全面评价。最终获胜队伍将分享总额超过100万元的奖金。

今年,拼多多已连续第五年担任“多多农研科技大赛”的牵头组织者,这一赛事系列已经成为拼多多在农业数字化转型及科技普及方面的重要推动力量。在4月初,拼多多推出了“千亿扶持”战略,旨在加强平台的高质量发展生态构建,其中农业科技创新被视为平台实现高质量发展的关键动力。“千亿扶持”计划将增强对专项资金的投入力度,致力于资助“多多农研科技大赛”等赛事,这些赛事旨在推动科技创新、应用与推广,促进跨学科人才的融合,进而助力农业科技的商业化突破。

朱政,拼多多集团的首席发展官兼高级副总裁,指出“多多农研科技大赛”有望为农业的优质发展开辟若干可行路径。该集团通过构建高水平的成长平台,持续吸引众多创新人才及企业投身农业技术革新,从而为推动农业优质发展及乡村全面振兴注入了新的活力。

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