徐丹:数字科技将让现代农业迸发无限可能

 2022-08-06 20:00:32    19  

相隔2200余公里,未曾踏入温室,便能在六个月后收获每平方米12.5公斤的小番茄;三万平方米的种植园区,仅靠十余名工人,每天便能将数以千份的青菜源源不断地送往城市的餐桌。这是智慧农业领域先行者的当下与日常,也是我国现代化农业可以预见的未来。8月6日,在“2022新京报贝壳财经夏季峰会”数字农业美丽乡村主题论坛上,北京极星农业总经理、第二届“多多农研科技大赛”冠军队队长徐丹讲述了他所看到、也是正在探索的现代化农业生产方式,也分享着在他眼中已经可以企及的、未来农业的样貌。“AI以及其他智能技术,将为智慧农业迸发出无限可能。”徐丹说。

北京极星农业总经理徐丹。新京报记者 王巍 摄

智慧农业 用更少的资源种出更多食物

在北京密云,极星农业基地三万平方米的智慧温室建设在距离密云水库不远的潮河边。每天由这里采收的蔬菜会通过各类生鲜电商、线上线下的平台,走向市民的餐桌,供货期几乎覆盖全年。巨型温室中,每周数以万计份的蔬菜产量,这么大的一摊事儿,每天忙碌在生产线上的工人,也仅仅十余人。

位于密云水库边的极星农业基地里,十余名工人可完成3万平米园区内的生产作业。新京报记者 王巍 摄

在对现代农业生产方式尚无深入了解的人们眼中,智慧农业是能将植物、基质、温度等参数数字化的技术。人们能够通过大屏幕、传感器看到温度、湿度、基质含水量数值的变化,并通过现代化设施对数字进行调控,让植物能够长得更好,产量更高,品质更好。

“这当然没错,却又不止于此。”2013年,徐丹硕士毕业于世界顶级农业院校之一的荷兰瓦赫宁根大学,毕业之后他又入职于荷兰当时最大的一家番茄种植企业工作了两年,“非常幸运地能够在荷兰跟着他们的老专家一起去学习工厂化的番茄生产,也看到了荷兰先进的农业设施是如何落地的。”在徐丹看来,除了可视化、数字化,智慧农业的内核,更在于管理者和种植者对于这套系统的理解和应用。

“荷兰不大,却是一个农业强国。在荷兰留学、工作这五年经历让我看到这个国家在整个设施领域、智慧农业产业上是与一般国家有着非常明显的区别的。比如,他们不管是从事大田生产还是设施生产,一线工作者知识水平都不低,而且他们对于农业的理解也是非常系统和深入的。”徐丹提到曾经在荷兰农场里看到的养牛工人,“他们对于土壤微生物、土壤有机质、地理遥感信息、GPS无人操作的拖拉机都非常了解,给我们出具的土壤报告也是非常专业的。”

这也意味着,设施管理者对于植物、环境、品质以及供应链的理解不同于传统农业的生产者。“也是在那么一个场景中,我也真正的感受到了什么是智慧农业,理解智慧是如何赋能农业生产,又是如何能够让我们利用更少的土地资源和其他自然资源去生产出更多的食物,去满足更多消费者需要的。”

未来农业如何喂饱全人类?这是徐丹初到荷兰时,会不断重复问向自己的一个问题。当他走入温室,看到极高的生产效率和工业化生产方式之后,他知道自己得到了一个答案。

未达现场 也能种出高水平小番茄

徐丹说,正是因为看到了荷兰智慧农业的发达程度,见识到他们是如何把科研技术的成果转化为生产力,所以在2015年回国之后,他寄希望于利用自己在荷兰的人脉资源,在北京京郊打造智慧农业的基地。

徐丹请来了荷兰的专家,根据北京的气候条件和位置为设施做了许多优化,“同时也引进了荷兰无土栽培、番茄工厂化育苗,水培叶菜等技术模式,然后我们花了3-4年的时间去消化这些技术,培养了一群非常年轻的技术骨干,能够熟练地掌握从育苗到生产、管理的各个环节。”同时,结合大数据互联网以及人工智能的应用,徐丹也尝试在用更少的人工、更便捷的方式实现跨地区的高效种植。

人工智能技术加持下,园区里的每一棵青菜都有着几乎相同的完美体态。新京报记者 王巍 摄

2021年,徐丹带领自己的团队参加了第二届“多多农研科技大赛”,这场赛事共吸引了全球15支团队120多名研究人员参赛,最终4支队伍闯入决赛,其中既有高校背景的学术研究者,也有商业化种植的从业者,而徐丹的团队,便是其中之一。

这是一场自2020年起,徐丹就一直关注的科技大赛。2020年,新电商平台拼多多牵头举办了第一届“多多农研科技大赛”,邀请青年科学家、顶尖农人齐聚云南,开展人工和AI种植草莓比拼。农作物之间的差别很大,种植草莓,并不是徐丹擅长的领域。第二年“多多农研科技大赛”,邀请全球的顶尖农研团队,用超过6个月的时间,利用跨学科的种植、计算机等技术,依照可持续的种植实践,种植出兼顾高品质和高产量的樱桃番茄。这一次,徐丹抓住了机会。

徐丹知道,实际上比赛的核心并不是比拼种植水平,而在于让参赛队伍结合更多的科技、人工智能的技术赋能传统生产。“这也是我们非常感兴趣的一个环节,当时我们也希望去利用这几年生产的实践经验与大数据和人工智能技术进行整合,看看能不能让人工智能学会、甚至完全掌握我们生产方式,能够在未来实现跨地区、跨时间,无人或者半无人的生产。”

比赛的地点是距离北京2200余公里外的云南昆明,这里与北京的气候条件有着千差万别,种植经验无法套用,那么怎么才能在陌生的环境下种好番茄?比赛过程中,徐丹的团队开发出基于算法的一套人工智能系统,“它能够给我们平时生产提供建议,也能对植物未来的生长、环控策略以及病虫害发生的几率做出一些判断,让我们在完全未曾了解和熟悉的环境下也能够进行农业生产。”

决赛阶段,6个月的比赛时间里,徐丹的团队几乎未曾抵达过位于昆明的温室现场,他们通过远程种植的方式,让这座2200余公里外的温室,在采收期里收获了每平方米12.5公斤的小番茄。以此成绩,作为第二届“多多农研科技大赛”决赛阶段唯一来自企业的队伍,徐丹的团队取得了这届大赛的冠军,而对于徐丹来说,这也让他又一次看到了人工智能技术让智慧农业迸发出的无限可能。

结构复杂 智慧农业建立在多学科融汇的基础上

与第二届“多多农研科技大赛”几乎同时期,徐丹团队也参加了由瓦赫宁根大学举办的第三届国际智慧温室种植挑战赛,来自全球二十多个国家的队伍将在无人为介入的全自动控制温室中生产蔬菜,徐丹的团队作为中国唯一的一支队伍进入决赛,最终取得了第三名的成绩。

在国内智慧农业领域的企业领跑者眼中,国内当下数字农业的发展在世界范围内是怎样的水平?还有怎样的差距?事实上,国内智慧农业的起步相对较晚,国内的农业生产结构与现阶段世界上的一些农业强国相比还有很大的不同,“比如我们农村人口大概8亿人,他们的年龄和知识结构也决定了科技在农业当中甚至是智慧农业的推广比发达国家更难。”徐丹说。

徐丹认为,在智慧农业和现代农业领域,从设施的设计、二次的深化,以及一部分核心设备的研发应用上,我国现阶段还存在许多不足。“工厂化的生产对一些传感器的稳定性、可靠性的要求非常高,对于系统的集成程度要求也非常高,对整个温室结构可靠性、牢固性也有很高的要求。”徐丹解释,看似普通的农业设施,往往其背后是很多学科相交叉融会贯通的结果,“或许目前国内在单一领域上做得还不错,但真正把各个环节整合,放入农业生产的场景当中的时候,就能看到一些明显的差距。”

徐丹也提到,在荷兰智慧农业背后,还有许多新材料的研发作为支撑。他以欧洲早在50年前开始使用的岩棉在无土栽培上的应用举例,“农业种植使用完的岩棉可以回收,做成砖块,实现闭环。这在荷兰,以及欧洲的许多国家内,都已形成了很完善的产业链。”

徐丹认为,抱着向国外学习的态度去引进国外成熟的方案,在国内进行落地转化,这或许是我国当下正在经历的阶段。“国外农业相关的产业链是很长的,产业链上下游的关系非常复杂。”能看到的是,在未来现代农业、智慧农业将对中国整个农业生产模式,包括供应链端,产生深远影响。

当农业实现现代化 农民会消失吗?

未来的农业是什么样的?传统的农民会消失吗?在徐丹看来,未来的农业将是“广义的农业”,这意味着从事未来农业的年轻人一定会来自不同的学科。

“在未来,农业一定是一个跨学科、跨领域所融汇交织的一个新型形态。”徐丹指出,未来农业场景里面从事生产或者从事农业服务的新农人不一定是具备农业专业背景的,“材料专业的、学工程的、学设计的,或者是互联网和学习人工智能算法的,他们最终都将服务于农业生产。”

不可否认的是,人们对于农业,多少都有些刻板印象。“大家觉得农业辛苦,是体力活,回报非常低。”徐丹说,这也让越来越多的年轻人选择远离农业,而如何让他们看到未来农业会发生的巨大变化、生产方式和流通环节产生的巨大改变,是非常大的命题。

徐丹在论坛主题演讲的最后再次提到“多多农研科技大赛”,7月末,他收到第三届大赛招募的消息,这一届比赛,参赛队伍需要在两个月左右的时间里,在集装箱垂直农场场景内,利用LED照明、室内环境控制技术、营养模型、算法等远程控制作物生产所需的“温、光、水、肥、气”等要素,挑战以更低的能耗、更短的生长周期,种植出产量更高、品质更好的作物,设计产品最终形态,并验证商业化可行性。比赛也将利用并开发最前沿的人工智能、算法种植、合成生物等跨学科技术,共同打造更开放、更前沿、更实用的“产学研用”一体化农业科技创新平台,带来更多突破性的都市农业创新成果。

“这是一次很好的机会。”徐丹盼望通过这次比赛能够吸引更多的年轻的科学家、年轻的新农人,以及社会的关注,“让大家也看到未来农业真的可以不一样,科技可以赋予农业无限的可能,我们也希望在这届比赛当中能够看到更多的新农人投身到农业产业当中,能够让他们最新的、最前沿的技术有所展现。”

“当人们理解农业对知识、科技的需求发生深远改变,那么这就意味着未来农业或许不再那么辛苦,虽然在技术上,它会显得更不容易。这也就是说我们需要更多不同学科、不同领域、不同专业的年轻人一起来组成这么一个团队,来进行农业生产。”徐丹说。

在徐丹看来,在未来,真正意义上的农民一部分会成为温室里面的产业工人,另一部分会成为整个温室生产的技术员。未来的农业生产将以工厂化的方式进行,有精细化的分工和上下游的合作,“让负责育苗的只育苗,让负责生产的只生产,负责流通的只流通,让传统农业当中的农业从事者不再担心天气的变化、市场的变化影响他们的收成。当整个产业链都动起来,能够分摊环境经营和市场的风险,农业也就真正的实现了稳定和可持续。”

新京报记者 田杰雄

编辑 张树婧 校对 翟永军

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