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光伏储能、水培种植、AI精控……青年科学家如何破解草莓植物工厂痛点

光伏储能、水培种植、AI精控……青年科学家如何破解草莓植物工厂痛点 如果在完全密闭的空间里,一颗草莓能生长吗?这听起来像是一个科幻命题,但眼下,一场真实的探索正在上海奉贤区紧张进行着。 近日,第五届“多多农研科技大赛”决赛正式启动,植物工厂也在上海农业科创谷落成。从22支初赛队伍中脱颖而出的4支劲旅

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    光伏储能、水培种植、AI精控……青年科学家如何破解草莓植物工厂痛点



    如果在完全密闭的空间里,一颗草莓能生长吗?这听起来像是一个科幻命题,但眼下,一场真实的探索正在上海奉贤区紧张进行着。


    近日,第五届“多多农研科技大赛”决赛正式启动,植物工厂也在上海农业科创谷落成。从22支初赛队伍中脱颖而出的4支劲旅——北京的赛博农人、上海的莓立方和欧普智莓、浙江的拟生态团队,将在未来六个月里,展开一场不见面的“隔空较量”。他们需要通过远程管控,在各自专属的“赛博农场”里,种出最理想的草莓。

    这已是拼多多连续第五年举办这项赛事,也是时隔三届后,重新将焦点对准草莓栽培。但与首届赛事在高原温室中进行不同,本届比赛的要求堪称“从零开始”:团队需要自行设计并建造一个50平方米的植物工厂,在一个“不见天日”的类集装箱环境中,探索出一套真正能做到“高品质、高产量、低成本、低能耗”的国产草莓栽培方案。


    赛事升级直面产业攻坚

    草莓再次成为主角,但比赛的逻辑已经变了。如果说首届赛事更像一场“人机对抗”,旨在验证AI与传统种植的产量差异,那么本届赛事则把砝码压在了综合效益上,要求团队必须精打细算,平衡成本与产出。这标志着赛事目标已从单纯的技术探索,迈入了更为艰难的产业攻坚阶段。

    “这意味着赛事升级到了探索‘植物工厂草莓栽培商业化、可复制、可盈利方案’的层面。”大赛评委、中国农业大学教授贺冬仙点出了关键。在她看来,这是一次从“从无到有”向“从有到优”的实质性迈进。


    能耗,无疑是横在植物工厂草莓走向大众餐桌前的核心瓶颈,其中人工照明长期占据能耗大头。为此,本届赛事首次引入光伏储能系统,这既是为了降低运营能耗,也充当了稳定可靠的备用电源。现场观察发现,至少有三支团队不约而同地在植物工厂顶部加装了太阳能光伏板,并通过精巧的角度设计,力求每一缕阳光都能被最大化吸收。

    除了“开源”,各团队在“节流”上的功夫更是细致入微。由上海交通大学领衔的莓立方团队,在植物工厂内壁和栽培架上全面铺设了升级版反光膜,专门用来“打捞”那些容易散失的侧向光与边缘光。实测数据给出了有力证明:启用反光膜后,草莓冠层接收到的有效光子量提升了约15%。而背靠欧普照明的欧普智莓团队,则拿出了看家本领,采用智能集电集控系统,将四百多盏LED灯的独立小电源整合为一个直流大电源进行集中管理,从而显著提高了电能转换效率。


    这场技术攻坚的落地,恰好与上海农业科创谷的定位不谋而合——聚焦“科技+服务”,打造农业科技创新策源地。奉贤区副区长李慧对此评价道:“农业的未来关键在于科技,科技的活力关键在于创新,创新的落地关键在于场景。‘多多农研科技大赛’正是链接前沿科技与田间地头的绝佳平台。”

    AI能不能种草莓

    如果说光伏储能解决的是“电从哪来”的问题,那么人工智能算法要回答的,则是“怎么种得更好”这个更复杂的命题。AI到底能不能种草莓?在本届赛事中,两支顶尖团队用不同的技术路径,给出了一个共同的肯定答案:它必将成为未来农业的最佳辅助。


    上海交通大学农业与生物学院教授常丽英带领的团队,正在推进一项前沿工作:将设施作物人工智能小模型与大模型进行融合决策。这套系统已在小规模集装箱植物工厂中完成了初步验证。简单来说,小模型如同“贴身管家”,负责识别单株草莓的长势、病虫害、开花结果状态;大模型则像“总调度师”,负责综合所有信息进行全局决策。“通过图像识别、环境调控与生长管理的协同,系统能够实现对每一株草莓的精准控制。在密度适中的情况下,单株级的精细化管理已经可行。”常丽英介绍道。

    据了解,团队正致力于构建适用于不同作物的本地化生长模型。道理很简单,不同作物的需求千差万别,一个品类往往就需要一个独立的模型。“国际上虽然有番茄等作物的成熟模型,但由于环境、品种差异,并不适合直接拿来在国内使用。”她解释道。因此,团队正在推进“国产替代”,从零开始自主建模,尤其是针对草莓、青菜等尚无成熟先例的品类。“这一技术逻辑未来完全可以延伸至生菜、小青菜等叶菜类,实现降本增效、品质稳定和全年连续生产。”

    另一边,连续五届参赛的“元老级”队伍——由中国农业大学7名博士、3名硕士组成的赛博农人队,也在践行着相似的“与植物对话”理念。队长陈民慧用一句大白话概括了核心思想:“就是别瞎折腾,一切以草莓的需求为准。”他们的愿景是让AI变成像DeepSeek或ChatGPT那样的生产助手,而这个想法已经部分落地。团队基于多年积累的栽培数据和知识图谱,开发了EC离子贡献率算法,能够通过图像和传感器判断草莓正处于哪个生长阶段——是分化花芽、膨大果实,还是在长叶子——从而精准调整营养液中的氮钾比例。如今,他们坐在北京就能远程管控上海的植物工厂,用陈民慧的话说,“就像家里养了只猫,没事就掏出手机看一眼”。对于植物工厂的前景,他有一个颇具想象力的观点:如果能利用青海、新疆等地的弃电,草莓就能实现一年四季稳定供货,从而盘活整个产业。

    从打法上看,两套技术路径各有侧重。常丽英团队强调小大模型融合的单株级控制与国产化建模,赛博农人队则深耕知识图谱与AI交互助手。但归根结底,它们都指向了智慧农业的核心要义:让冰冷的算法,真正听懂作物生长的语言。

    探索低成本高产高品质

    除了节能,高产和高品质是摆在团队面前的另一道硬核考题。各队的解题思路也展现了不同的技术风格。与其他团队普遍选择基质栽培不同,浙江拟生态团队提出了一个大胆的浅液流草莓种植计划——通过引入自主研发的专用槽和设备,大幅提升空间利用率,计划种植多达4600株草莓,预估总产量可达3800斤。而赛博农人队则走“精品路线”,追求极致品质控制,每序花只保留3个果实,确保每颗草莓的重量都能达到30克以上。莓立方团队的“硬指标”则更为全面:每公斤草莓的耗电量要控制在30度以内,单株产量超过0.4公斤,甜度则要稳定在12度以上。


    本届赛事对参赛团队的首要挑战,其实是跨界协作能力。从零开始“手搓”一个能正常运行的植物工厂,这本身就是一场农业、人工智能、机械工程、建筑建造等多领域的交响合奏。值得注意的是,进入决赛的4支队伍中,由企业主导或深度参与的数量达到了3支,产学研融合的趋势愈发明显。中国工程院院士赵春江对此寄予厚望:“希望通过本届赛事,能够涌现出更多农业科技创新的优秀人才与突破性成果,为我国智慧农业的发展注入新的活力。”

    拼多多相关负责人表示:“我们希望通过大赛,鼓励更多青年科学家投身农业,打破行业壁垒,利用他们的技术专长跨界赋能。”今年中央一号文件明确提出要促进人工智能与农业发展相结合。作为一家以农业为底色的电商平台,拼多多正通过“千亿扶持”计划持续加大科创投入,旨在为强农兴农配置技术和人才这“双引擎”。

    每一座矗立在赛场上的植物工厂,都像是一个微缩的实验室,里面藏着对中国农业未来的无限想象与务实探索。究竟哪支队伍的技术方案,能在六个月后结出最甜美、最经济的“果实”?时间,和那些静静生长的草莓,会共同给出答案。

    栏目主编:唐玮婕

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