云貴高原的秋陽和溫度都落得格外快。當(dāng)寒意開始沁入土壤里的時(shí)候，農(nóng)人們就躬下身，背起塞滿苞谷的麻袋，穿過坡地小徑，再將重物轉(zhuǎn)交給馬匹，下山回家。此時(shí)，楊瑞梅會(huì)看見夕照下的劍川壩子，一片蒼黃。這是一種獨(dú)屬于農(nóng)業(yè)和村莊的、深沉的、悲壯的底色。她想，她要走出壩子。

這十年，楊瑞梅走出了壩子，但是未曾離開農(nóng)業(yè)。她，以及參與多多農(nóng)研科技大賽的所有人，用各自擅長的種植、能源、算法、工程等等手段，像作物一樣生活、像土地一樣沉思，試圖去尋找關(guān)于土地的、關(guān)于作物的、關(guān)于農(nóng)人的未來的答案。

“壁壘比較厚”

尋找答案的前提是，你得知道問題是什么。在科研領(lǐng)域，找到問題也是一個(gè)問題。它們總是平靜地隱匿在種種表象之下，你得有耐心，得有一擊即中的必然。

鄭建鋒有過這樣的必然。他來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，這次帶著CyberFarmer團(tuán)隊(duì)沖進(jìn)了第三屆多多農(nóng)研科技大賽決賽。他們也是第一屆多多農(nóng)研科技大賽AI組冠軍，通過AI種植將草莓產(chǎn)量提高了近一倍。

草莓是鄭建鋒最熟悉的作物之一。五年前，他選定的博士課題是“植物工廠草莓的育苗和栽培”，這在當(dāng)時(shí)是相較前沿的課題，日本、韓國也都在探索。

他首先遇到了種苗問題。市場上的種苗被移栽到植物工廠后，不易成活，病害也多，“一是不規(guī)范，二是技術(shù)不完善，質(zhì)量很不穩(wěn)定”。鄭建鋒便學(xué)習(xí)通過組織培養(yǎng)生產(chǎn)無病害種苗。

育苗也是問題，借鑒韓國的技術(shù)？在植物工廠內(nèi)以壓蔓的方式，將匍匐莖壓進(jìn)育苗基質(zhì)，待它生根成為種苗，但是它們細(xì)弱、大小不均。鄭建鋒另辟蹊徑，剪切下匍匐莖先端的子苗，集中扦插至植物工廠，長出的種苗健壯且大小一致。

一年后，鄭建鋒決定轉(zhuǎn)向解決草莓原種苗高質(zhì)量繁育的問題。“種苗的問題不是我一個(gè)人會(huì)遇到，它是行業(yè)的問題，遲早會(huì)爆發(fā)。”他要找出一條解決路徑。

CyberFarmer團(tuán)隊(duì)，均是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的青年科學(xué)家。

要解決問題，就要讀懂作物。鄭建鋒像作物一樣生活，終日待在溫度25℃、濕度70%的實(shí)驗(yàn)室里，在風(fēng)機(jī)轟隆的噪聲中，搭建實(shí)驗(yàn)裝置、繁育種苗、采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等等。他沒有寒暑假，哪怕過年回家也會(huì)匆匆趕回——趕在問題出現(xiàn)之前解決問題。

但是，在農(nóng)業(yè)，或者在所有產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，問題永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束，它們需要“既要、又要、還要”的答案，而這些答案也永遠(yuǎn)都是暫時(shí)的。

朱為民對(duì)此深有體會(huì)。他是上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所所長，也是多多農(nóng)研科技大賽的評(píng)委。自1987年進(jìn)入農(nóng)學(xué)專業(yè)，1997年開始研究番茄新品種選育和設(shè)施栽培技術(shù)，他就一直在尋找答案。

朱為民所在的課題組在中國最早研究番茄育種，有60年歷史，到他已是第三代。他們理解每個(gè)階段大眾對(duì)番茄的不同需求，也努力讓培育的番茄達(dá)到這種期望：既要種苗好，又要能抗病，還要果子好看好吃，還得產(chǎn)量高；既能種在大田里，也能住在溫室里；能快樂地長在濕潤高溫的上海，也能無畏地活在干燥、晝夜溫差大的云南、新疆......

朱為民曾經(jīng)在田間地頭揮汗如雨，現(xiàn)在在植物工廠里努力讀懂作物。他認(rèn)為，智慧農(nóng)業(yè)首要解決的是環(huán)境控制問題，計(jì)算出光進(jìn)入環(huán)境的能量變化，并且適時(shí)將環(huán)境調(diào)整至適合植物生長的狀態(tài)。這并不是單憑農(nóng)學(xué)這一學(xué)科就能解決的事，然而“傳統(tǒng)學(xué)科分割很厲害，彼此間的壁壘比較厚”。

他很高興地看到，在多多農(nóng)研科技大賽里，“搞農(nóng)業(yè)的、搞信息化的、搞能源的、搞裝備的，聚在一起想辦法怎么種出更多的、更好吃的菜。”也只有這樣，農(nóng)業(yè)才能真正的現(xiàn)代化?！艾F(xiàn)在我們沒有足夠成熟的裝備、技術(shù)和控制系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)它。我相信在退休的時(shí)候，這些問題肯定找到答案?！?/p>

答案和解題思路

尋找答案，不是孤島求生，而應(yīng)是群星璀璨。智慧農(nóng)業(yè)多被認(rèn)為是“一個(gè)集合了農(nóng)業(yè)種植、人工智能、數(shù)字技術(shù)、機(jī)械工程、能源動(dòng)力等多學(xué)科交叉的應(yīng)用場景”。這種定義，決定了農(nóng)業(yè)將如何被改變。

這是多多農(nóng)研科技大賽的使命。自2020年始，拼多多連續(xù)三年?duì)款^舉辦多多農(nóng)研科技大賽，集結(jié)科學(xué)家、頂尖農(nóng)人，利用人工智能、數(shù)字技術(shù)、合成生物等技術(shù)，用更低能耗、更短周期種出產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好的草莓、番茄和生菜。他們憧憬，這片試驗(yàn)田的一小步，會(huì)成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一大步。

未來3個(gè)月，4支闖入多多農(nóng)研大賽決賽的參賽隊(duì)伍，將在集裝箱垂直農(nóng)場里，挑戰(zhàn)以更低能耗、更短周期，種植出產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好的生菜。

這也是各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家奔向大賽的理由。連續(xù)兩屆參與多多農(nóng)研科技大賽的LettUs Grow團(tuán)隊(duì)隊(duì)長徐丹一度對(duì)人工智能、算法“持懷疑態(tài)度”。這兩年，他組織了一群不懂農(nóng)業(yè)的數(shù)據(jù)科學(xué)家和不懂代碼的農(nóng)學(xué)家坐在一起，教電腦種菜，在多多農(nóng)研科技大賽上與其他團(tuán)隊(duì)進(jìn)行“競賽、對(duì)答案”。

他有機(jī)會(huì)了解走在智慧農(nóng)業(yè)研究前沿的機(jī)構(gòu)，“你平時(shí)不太可能讓上海交大、上海農(nóng)科院、中國農(nóng)大跟你做同一道題”。而現(xiàn)在，他不僅能夠看到別人的答案，還能理清楚對(duì)方的解題思路。

上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)的解題思路是：以最小能耗實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)能。這一思路取決于帶隊(duì)人鮑華，他多年從事能源和動(dòng)力工程研究。他認(rèn)為，自然光轉(zhuǎn)換為人工光的過程中，能效一定會(huì)降低，這是植物工廠能耗巨大的原因，也是最大的發(fā)展瓶頸。

與鮑華合作三年的農(nóng)學(xué)博士查凌雁，由此看到了傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)研究的局限性：“農(nóng)學(xué)研究大多是從植物的角度去提高其生長效率，而往往缺少要從能源熱力、機(jī)械工程等方面解決農(nóng)業(yè)問題的視野?！敝腔坜r(nóng)業(yè)需要“他者思維”。

LettUs Grow團(tuán)隊(duì)的林童和戴昶君就是“他者”，他們是拜耳作物科學(xué)亞太區(qū)數(shù)農(nóng)孵化器的數(shù)據(jù)科學(xué)家。此前，他們從未想過算法能與農(nóng)業(yè)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，他們也有農(nóng)業(yè)以外的很多選擇。

戴昶君能夠預(yù)見，“在大廠我會(huì)跟別人做相同的活。但是，我不知道我的算法知識(shí)和數(shù)據(jù)處理的方法，以什么方式作用于農(nóng)業(yè)?！边@很新奇，他也確定，這是農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。

LettUs Grow團(tuán)隊(duì)，是一支由來自農(nóng)業(yè)類科研機(jī)構(gòu)、農(nóng)業(yè)種植企業(yè)、數(shù)字化農(nóng)業(yè)企業(yè)等跨學(xué)科、多領(lǐng)域的創(chuàng)新者組成的隊(duì)伍。

但是，“物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈這些概念和技術(shù)，與種植場景、與農(nóng)業(yè)產(chǎn)品距離太遠(yuǎn)，也很空中樓閣”，所以在很長時(shí)間里，林童和作物一起生活，觀察變化，采集數(shù)據(jù)，然后建立算法模型。

模型可以通過圖片識(shí)別，番茄們各自處于哪一生長階段，距離成熟還有多久。當(dāng)然，這是一個(gè)長期且繁瑣的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程。

首先，得建立番茄成熟度模型。由植物學(xué)家們提供信息，番茄在哪種顏色下處于不熟、半熟和成熟狀態(tài)，然后由數(shù)據(jù)科學(xué)家將這幾種狀態(tài)手動(dòng)標(biāo)注在番茄圖片上，再用這些圖片去訓(xùn)練模型，讓模型學(xué)習(xí)番茄的信息，“就像告訴小朋友認(rèn)識(shí)東西一樣”。

從認(rèn)識(shí)到識(shí)別，需要反復(fù)訓(xùn)練和糾正。在模型認(rèn)識(shí)番茄后，數(shù)據(jù)科學(xué)家會(huì)對(duì)模型進(jìn)行多次“考試”，通過上傳不同的番茄照片，由模型輸出相應(yīng)的番茄的信息，判斷它們的成熟狀態(tài)。他們會(huì)根據(jù)“答卷”，對(duì)模型進(jìn)行修改，直到模型達(dá)到較高的識(shí)別精準(zhǔn)度。

在番茄從綠轉(zhuǎn)紅的漸變過程里，模型顯露出精微的洞察力和預(yù)判能力，判斷出每一個(gè)番茄的成熟周期，這一周或者下一周的產(chǎn)量有多少。在充滿彈性和未知變化的、但是又在謀求現(xiàn)代化變革的農(nóng)業(yè)里，這樣的預(yù)言家極為重要。

進(jìn)化的不同路徑

解決彈性和未知，是所有參與多多農(nóng)研大賽的人，也是所有從事農(nóng)業(yè)的人，面對(duì)的最大難題。也恰是農(nóng)業(yè)的迷人之處。

在鮑華的工科研究經(jīng)驗(yàn)里，他面對(duì)的環(huán)境或者事物往往是可控的，采集足夠的數(shù)據(jù)，設(shè)置好程序，即可精確生產(chǎn)。但是作物不一樣，它鮮活、難以捉摸，它沉默地站在土壤里、器皿里。

農(nóng)業(yè)的場景最為固定。但事實(shí)上，對(duì)作物來說，它們只關(guān)心能量一定要來，來自哪里并不重要。鮑華恰在捕獲能量方面具備超凡能力，2020年他開始把能源技術(shù)運(yùn)用于植物栽培，開啟了“深藍(lán)計(jì)劃”。

上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)，集結(jié)了農(nóng)業(yè)工程、能源利用、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等農(nóng)工交叉學(xué)科研究力量。

他的目光投向了大海，那里沒有土壤，沒有淡水，對(duì)陸地作物來說，那是一片死地，但是陽光熱烈。鮑華帶著團(tuán)隊(duì)，以浮板水培形式種植生菜，再用太陽能供電、生產(chǎn)淡水，實(shí)現(xiàn)生菜所需能量的轉(zhuǎn)換和供給。

向海洋要土地，向太陽要能量，這是一件充滿想象力的事情。想象力，在以經(jīng)驗(yàn)為主的農(nóng)業(yè)里是稀缺品，或者說這種稀缺在于它極難被察覺。

對(duì)何立中來說，作物領(lǐng)域沒有新鮮事，他太熟悉這里了。何立中是多多農(nóng)研科技大賽參賽隊(duì)伍上海農(nóng)科院團(tuán)隊(duì)的帶隊(duì)人。他本碩博都與農(nóng)學(xué)相關(guān)，畢業(yè)后進(jìn)入上海農(nóng)科院研究植物工廠栽培技術(shù)。他了解植物的特性，知道它們害怕什么。

逆境脅迫，是何立中博士時(shí)期的主攻方向：“讓植物置身于它不喜歡的環(huán)境，看它會(huì)發(fā)生什么變化，它的極限是哪里，有無方法緩解?！边m當(dāng)?shù)拿{迫也許會(huì)引發(fā)“逆境出彩”，類似熬過霜降的綠葉菜，或者在適度高營養(yǎng)液濃度下生長的番茄。

在讀過一條洪澇災(zāi)害的報(bào)道之后，何立中想：“是不是可以看看作物在低氧脅迫的狀態(tài)？”何中立研究過水培，植物根系浸泡營養(yǎng)液里，保證根系呼吸尤為重要，如果長期處于低氧乃至缺氧狀態(tài)，會(huì)造成不可逆的損傷，或者致死。

實(shí)驗(yàn)中，他待植物處在死亡邊緣的時(shí)候，通過施加植物生長調(diào)節(jié)劑、植物激素等外源緩解劑，觀察植物的變化，能不能熬過低氧的傷害甚至恢復(fù)?！翱赡芫拖袢艘粯?，到了絕境，只要有一點(diǎn)點(diǎn)機(jī)會(huì)，就激發(fā)起求生欲，絕地反擊?！?/p>

而植物迸發(fā)出來的生命力，遠(yuǎn)超于人。何立中的研究剛剛開始，“結(jié)果還需要反復(fù)驗(yàn)證”?？蒲凶罱K的成果不是束之高閣，而是付諸實(shí)踐。所以，它需要想象力，也需要?jiǎng)?wù)實(shí)。

上海農(nóng)科院團(tuán)隊(duì)，在設(shè)施栽培、智慧農(nóng)業(yè)方面擁有豐富的理論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，曾為我國南極科考隊(duì)員提供極端環(huán)境的蔬菜種植培訓(xùn)。

“務(wù)實(shí)”是CyberFarmer團(tuán)隊(duì)的“團(tuán)魂”，他們的導(dǎo)師、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授賀冬仙反復(fù)講：“要解決什么產(chǎn)業(yè)問題？能不能落地應(yīng)用？想清楚了再研究?！?/p>

楊浩的博士研究方向是基于植物生理反饋的智能管控，通俗來說，就是要?jiǎng)討B(tài)連續(xù)監(jiān)測植物工廠的同化量，即植物吸收二氧化碳、積累形成有機(jī)物的過程。然而在現(xiàn)實(shí)環(huán)境，它操作起來困難重重：“外界環(huán)境乃至植物工廠建筑本身會(huì)否污染數(shù)據(jù)？能否穩(wěn)定采集工廠跟外界的換氣次數(shù)？如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測？”

國外農(nóng)學(xué)家圍繞植物表型研發(fā)的技術(shù)并不鮮見，可以通過高光譜、高通量相機(jī)觀察、監(jiān)測植物結(jié)構(gòu)、生長發(fā)育過程等等。但是，這類相機(jī)“最便宜的要50多萬，貴一點(diǎn)的要幾百萬?！?/p>

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的青年科學(xué)家們，想要使用一種相較簡便、低廉的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測光合系統(tǒng)，以適應(yīng)中國小農(nóng)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。他們認(rèn)為，研究的最終目的還是應(yīng)用于生產(chǎn)，“增加作物產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，這是關(guān)鍵”。

此次多多農(nóng)研科技大賽，他們將把動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測光合系統(tǒng)運(yùn)用于生菜種植。他們成功過，經(jīng)由第一屆多多農(nóng)研科技大賽驗(yàn)證的動(dòng)態(tài)營養(yǎng)液配方技術(shù)，被應(yīng)用在北京小湯山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園的草莓溫室里。

這只是第一步。農(nóng)業(yè)研究是一個(gè)實(shí)踐的、應(yīng)用的科學(xué)，所有問題都實(shí)實(shí)在在，沒有解決，就沒有進(jìn)化。

手拉手同時(shí)硬碰硬

楊瑞梅離開的十年，劍川壩子發(fā)生了很多改變，但農(nóng)業(yè)的改變最為緩慢、凝滯。農(nóng)人們依然隨著時(shí)令，頂著烈日、冒著風(fēng)雨，播種、下苗、采收。只是山路好走了點(diǎn)，馬匹也換成了三輪車。

楊瑞梅是CyberFarmer團(tuán)隊(duì)隊(duì)員，是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的博士，卻依然無法避免被人問及：“考上大學(xué)，去了北京，怎么還種地？”

怎么還種地？每個(gè)人都有各自的答案。

通常35天左右，一棵生菜就能從種子長大成熟。圖中生菜品種為“優(yōu)雅”。

楊瑞梅想做的事情很多。越熟悉農(nóng)業(yè)，就越想改變農(nóng)業(yè)，這條路，并不比在劍川壩子里農(nóng)作更容易。她本科和碩士期間學(xué)習(xí)的是農(nóng)業(yè)工程，博士期間的研究方向是水培生菜生理信息檢測。她想捕捉，一顆生菜在不斷變化的光照、溫度、肥料、水土里會(huì)發(fā)生什么，這些都是劍川壩子的農(nóng)民們?nèi)粘Ｃ鎸?duì)的。她想研發(fā)一些設(shè)備，很簡便，也不那么貴，可以代替農(nóng)民進(jìn)行栽培、施肥或者收割。她也知道，這些都需要啟發(fā)和培育，而這個(gè)過程會(huì)很漫長。

王虹——上海農(nóng)科院博士，對(duì)光有著獨(dú)到的理解。她博士時(shí)期研究的是LED燈植物照明應(yīng)用，在十年前，這是少見的應(yīng)用。她每天提著儀器，在不同環(huán)境、不同時(shí)間反復(fù)測光，尋找光照與植物生長的規(guī)律。密閉的溫室里，藍(lán)光、紅光在眼前閃閃爍爍，“很孤獨(dú)，覺得自己的研究離應(yīng)用好遠(yuǎn)，也不知道什么時(shí)候能研究出來?！卑l(fā)表研究成果之后，一家知名公司循著論文，與學(xué)校合作了照明項(xiàng)目?，F(xiàn)在也有越來越多的LED燈照向了植物。過程漫長，但是往前走的每一步都有跡可循。

與專攻農(nóng)業(yè)的科研者不同，鮑華覺得，農(nóng)業(yè)只是一個(gè)應(yīng)用場景，他精通的傳導(dǎo)對(duì)流輻射，手機(jī)里有，樓房里有，農(nóng)業(yè)里也可以有；幫助電子器件散熱的技術(shù)，可以用在手機(jī)的生產(chǎn)車間，可以用在生菜的種植溫室。他更愿意將這種探索稱為“為農(nóng)業(yè)探路”：“你找了100個(gè)方向，最終只有1個(gè)方向能夠成長起來，但是不代表那99個(gè)方向沒有意義?！庇纱水a(chǎn)生的外溢技術(shù)，不僅可以作用于農(nóng)業(yè)，或者農(nóng)業(yè)只是暫時(shí)用不到這些技術(shù)。但是，科研從來都是為未來做準(zhǔn)備。

所有的術(shù)，都回歸于“道”。這也是他們在多多農(nóng)研科技大賽上，用各自擅長的種植、能源、算法、工程等等手段，與另一個(gè)人、與另一群人手拉手地或者硬碰硬地進(jìn)行一場比拼的原因：他們想讓那些只能留在農(nóng)田里、想要留在農(nóng)田里的人，有足夠的信心留下。他們也擁有這樣的能力。

參賽隊(duì)伍正在多多農(nóng)研科技大賽的集裝箱里討論種植生菜的策略。

徐丹碩士畢業(yè)于世界最負(fù)盛名的農(nóng)業(yè)院校——荷蘭瓦赫寧根大學(xué)，并領(lǐng)略了荷蘭番茄種植企業(yè)的種植智慧。2018年，他回國創(chuàng)辦北京極星農(nóng)業(yè)，在3萬平方米的植物工廠里，實(shí)踐智慧農(nóng)業(yè)的商業(yè)運(yùn)作。要對(duì)抗的事物很多。

要對(duì)抗土地日漸貧瘠的吸引力。招人沒有人來——農(nóng)學(xué)生大多考公考研，即便工作也不會(huì)選擇生產(chǎn)型企業(yè)。招到人，就得教這些青澀的青年們，在完全陌生的環(huán)境里做生產(chǎn)，應(yīng)對(duì)出生就與土地打交道的大姐大媽。

又要對(duì)抗土地?zé)o比強(qiáng)大的引力。第一年，基地從附近村子里招了100位村民，教他們?nèi)绾螣o土種植、怎么操作溫室。“他們眼睛里既有好奇，但更多的是迷?！?，這種急劇變化的農(nóng)作方式讓他們無所適從。第一年過去，基地只留下了20人。

徐丹偶爾疑惑，但依然選擇踏出下一步。他看到過橋的模樣，在荷蘭5年，他看到這個(gè)國土面積僅為臺(tái)灣省大小的國家，番茄出口量全球第一。而他也用5年時(shí)間，驗(yàn)證了這座橋的合理性——他們種植的番茄產(chǎn)量是傳統(tǒng)種植的兩倍，溫室國產(chǎn)化率從五年前的不足5%提升到85%以上。

“我很堅(jiān)定地認(rèn)為智慧農(nóng)業(yè)是未來的方向，目前遇到的所有問題，都只是暫時(shí)的問題。”講這句話時(shí)，徐丹正在從北京到安徽的高鐵上。車窗外，華北平原一閃而過又延綿不絕，發(fā)芽的麥苗忽隱忽現(xiàn)，他驚覺：“又到春耕的季節(jié)了。”在被忽略的、黑暗寒涼的泥土里，麥子會(huì)萌芽，然后拔節(jié)、抽穗、開花，翻涌金色麥浪。