这届年轻人,用AI种田

这届年轻人,用AI种田
2022年08月10日 08:45 燃财经

燃次元(ID:chaintruth)原创

作者丨侯燕婷

编辑丨饶霞飞

植物生长的边界,可以用人工智能来定义。用科技“打怪升级”,助力农业发展,年轻人正在下农田。

成立于2020年8月的云南智多莓农业科技公司(下称“智多莓”),便是智慧农业的代表之一。

智多莓前身为参加由联合国粮食及农业组织(FAO)、中国农业大学和拼多多联合举办的第一届“多多农研科技大赛”获得二等奖的“智多莓”团队。包括数据分析领域的程飚,团队由来自昆明市农业科学研究院、中国科学院自动化研究所等不同领域的11位专家组成。

科技在智多莓的种植体系中得以全面实现。据悉,智多莓建立了一套草莓种植AI模型,简而言之就是用算法对温室进行集中化的种植干预和控制,何时施肥、施肥多少、是否需要降温/加湿等问题,通过AI计算出最优解,再通过后台实施方案。

AI技术的应用,极大程度地提高了草莓的种植产量。程飚介绍道,种植户的每亩产量中位值是2吨,在不改变种植户种植模式的情况下,公司去年的执行结果是,每亩产量提高到3.5-4吨的水平。实际上,智多莓只是科技在农业应用的一个缩影。

7月15日,2022全球数字经济大会新闻发布会上,国家工业和信息化部信息技术发展司指出,据测算,从2012-2021年,我国数字经济规模从11万亿元增长到超45万亿元,数字经济占国内生产总值比重由21.6%提升至39.8%。“大数据、云计算、人工智能加速融入工业、能源、医疗、交通、教育、农业等行业。”

作为数字经济产业的一部分,数字农业/智慧农业的发展潜力巨大。在2020年多多农研科技峰会上,中国工程院院士赵春江指出,中国的农业数字经济规模预计到2025年能够达到1.26万亿元,发展速度非常快。

“我们希望,百亿农业项目能够最大限度地发挥其在推动农业科技和数字包容性方面的潜力和影响力。”3月,拼多多2021年财报电话会议中,拼多多CEO陈磊指出。从2021年三季度开始“百亿农研”项目,拼多多已经“死磕”近一年。

8月9日,拼多多、光明母港(上海)科技公司、中国农业大学、浙江大学宣布联合启动第三届“多多农研科技大赛”。比赛将招募来自国内外的顶尖农业科研团队,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。

本次大赛在上海光明母港垂直农业研究中心进行

摄影/莫斯提

“多多农研科技大赛”已经举办过两届,是由拼多多发起的一项农业科技创新竞赛,旨在探索农业数字化技术的应用方式及其推广的可能性。

比赛吸引了全球顶尖的青年数字农业科研团队。统计显示,参赛团队中90后、95后成员占比约80%,年轻一代的农业科技工作者是大赛的主力军。

“用数字化方式改造农业生产模式,要让农业生产不像以前那么辛苦,提高农业生产的收入。高效、可持续地发展,才能吸引更多青年人到农业领域来。”程飚感慨道。

90后用算法种田

潜心于田间地头,用科技改变农业的年轻人,正在创造更多的可能性。

2014年大学毕业,祝清震就成为一名汽车工程师。但在工作中,他了解到我国农业技术和装备发展落后的现状,便决定放弃造车,继续攻读农业工程博士学位。8年过去,他已经成为江苏大学农业工程专业的一名讲师和科研人员。

“我虽然走出了那个生我养我的小乡村,但依然希望改变家乡那种相对落后的农业生产方式。”怀着一种责任感,2021年8月,祝清震组建科研团队“农圣大脑”(Horti-AI),参与了第二届“多多农研科技大赛”,最终进入决赛并获得优秀奖。

燃次元获悉,第二届“多多农研科技大赛”的命题是“利用前沿的营养科学、精准农业等技术,在6个月内挑战种出高品质、高产量的番茄”,由拼多多、中国农业大学、浙江大学联合主办,在联合国粮食及农业组织和荷兰瓦赫宁根大学及研究中心的技术指导下进行。进入初赛有15支团队超过120名青年科学家,参赛队伍成员多为90后、95后,甚至不乏00后的身影。

带领“番茄快长”(TomaGrow)队伍参加这届比赛的徐丹,则是世界顶级农业院校之一的荷兰瓦赫宁根大学的硕士毕业生。2015年回国,他在北京密云区建立起3万平方米的极星温室,一个智慧农业基地,如今可以日产万棵青菜,冬奥会及残奥会期间多次为奥运村供应蔬菜。

比赛中,“番茄快长”自研了一套“病害管理系统”,在温室中安装相关传感器,在监测室内气候与植物生长情况的同时,对常见的真菌性病害风险进行预测,以规避大部分的病害风险。

最终,第二届“多多农研科技大赛”中,4支决赛团队的番茄平均产量达到了传统种植的两倍左右,营养价值也符合高品质的行业标准。“番茄快长”获得冠军,其产量与同期荷兰温室种植小番茄的巅峰产量一致。

回顾第一届“多多农研科技大赛”,彼时也是成绩斐然。

2020年,在为期近4个月的比赛中,AI组队伍将在数字化的“无人温室” 中,利用IoT设备、摄像头及传感器,收集温室种植环境和作物生长数据,创造出一套人工智能种植解决方案。传统组队伍将利用丰富的种植经验,对传统的“小农生产”进行精细化升级,挑战人工智能系统。

最终,青年科学家们利用作物生长模型、卷积算法等AI技术,将草莓产量提升至高出农人组196.32%。

程飚介绍道,当时智多莓用算法做了一个草莓生长仿真器,模拟出草莓的在无气候、病虫等灾害下的理想生长模型,比赛中根据实际情况对模型进行修正和完善,利用这个模型控制智能温室,如定时的水、营养调整。“之前都是做项目,积累的经验是碎片化的,而这次比赛,我们终于研究出一套完整的(草莓种植)解决方案。”

多莓智慧种植模式

来源/程飚提供

实际上,也是这届比赛,程飚与此前的多位合作伙伴,如昆明农科院、中科院自动化研究所的专家,决定组成队伍,进行一次“算法+农业”的探索,“以前都是分开合作,唯有这次机会,我们集合到了一起。”他说道。

比赛最后,智多莓种植产量收益大概是传统种植户的2.7倍。具体而言,智多莓实际产量达到了理论产量的85-87%左右的水平,而最先进的荷兰温室大概能达到理论产量的90-95%的水平,但使用国际标准温室的国内传统种植户,只能达到理论产量的40%左右水平。

这次比赛,对智多莓意义重大。“这个比赛给了我们低成本验证方案的机会。因为比赛里的设备都是拼多多投资的,没有设备就无法验证这些(AI)模式,而我们自己没办法做这个投资。”

燃次元获悉,第一届“多多农研科技大赛”中,4个独立的AI温室里,应用了荷兰骑士集团的智能化环境控制计算机及水肥一体化系统,其集成超过50套传感器,可实时读取温湿度、光照强度值、二氧化碳浓度等45条生产环境参数,并根据预设条件对超过30条灌溉、通风参数进行自动化控制。

“此外,我们有机会接触很多高层次科研团队,进行跨行业的碰撞交流,给我们很多的思路启发,这是深远的意义。还有一个优势是,我们也与顶尖农人,也就是种植户建立了信任联系,他们亲眼看到AI种植效果,对我们很认可,让我们后续能顺利进入种植户圈里。”程飚向燃次元透露,后续智多莓商业化合作中,多位客户是由比赛中的顶尖农人推荐的。

AI为土地增值

中国信息通信研究院和中国人民大学2021年12月发布的《中国智慧农业发展研究报告》中提到,智慧农业的本质是利用“数据+算法”加速农业的智能化生产、网络化协同、服务化延伸,进而实现效率提升和成本节约。

在普通人的认知里,研究高精尖技术的科学家,很难跟经受风吹日晒的农民联系在一起。学者与农民的联动,智慧农业的落地,商业化模式的推广,是行业迫切关注的。

“智慧农业核心是科学种植, 不是昂贵的实验室技术或设备。”面对疑问,程飚肯定地告诉燃次元。

“我们用算法来调整种植方案,农户不需要增加投资,每亩产量两吨以下的话,我们不收费。而比如超过1.4吨产量,我们可以获得600公斤的收入。照此计算,我们设备投资的成本大概是1-2元/公斤。”他指出,智多莓的种植模式,可以创造较高盈利。以600公斤为例,即使按照10元/公斤出售草莓,智多莓也有50%以上的利润。

“实际上,投入科技就是大幅降低成本的。”程飚认为,现在数字农业由设备供应商在推进,但思维应该有所改变,“将设备卖给种植户,赚一两倍钱,意义不大。长期持续地服务,让低效农业转向高效农业,帮农民挣钱,我们也挣钱,并且能持续挣钱,才是务实的。”

早在第一届“多多农研科技大赛”之时,2020年11月,智多莓就向云南昆明滇池古莲村的草莓种植个体户提供AI种植支持服务。接入智多莓数字化农业服务工作站后,每株草莓一年付0.3元的服务费。一个种植季下来,种植户老张发现,2亩草莓地比往年多赚了3、4万元,还节省了将近4000元的肥料成本。

2021年,智多莓在云南省怒江州泸水县老窝村搭建的数字化草莓生产体系,使得老窝村草莓产业常用工成本下降30%以上,肥料支出减少2500元/亩,植保支出减少1000元/亩,草莓产量增加30%。

智多莓合作的一个大型农场中,原本100多个大棚,需要7个人负责灌溉,且只能半个月灌溉一次。但投入AI技术后,仅需要1个人管理,比如现场查看水管有否脱落等小问题。

程飚透露,现在20亩的合作规模,算法后台也只需要2个人来控制,明年扩大到200亩也不会超过4个人,未来超过1000亩规模,一个10人团队就能支持。“以往专家也能解决田里的问题,但一个专家只能服务100亩地,但专家加上AI的话,可以扩大到1万亩地。”

程飚强调了智慧农业的规模效应。“农业要有规模效应,规模越大,单位成本越低,才能持续发展。”他指出,种植模式要从经验依赖型转变为平台依赖型,用技术打破经验壁垒,土壤、管理等差异,都能用技术平台统一接管,科学解决。

比如农业有滥用肥料的问题。农业农村部在《到2020年化肥使用量零增长行动方案》中显示,中国农作物化肥施用量偏高,亩均化肥用量达21.9公斤,远高于世界平均水平(每亩8公斤)。

“滥用肥料造成问题,第一是种植户的成本高,第二对土地的伤害很大,土地里面活性磷活性氮的含量很高。种植户总以为作物长得好是因为肥料,实际上主要是因为光合作用,这个解决办法就是由技术来控制。”程飚表示,投入技术后,肥料成本降低一半以上。

同时,农业要从“以劳动力为中心配置资源”转变为“以作物为中心配置资源”,“1个人管6亩地,4天才能浇一次水,但这不一定是作物的最优生态条件。如同1个人每月需要补充10克盐,一次性吃完,是不合理的。”

科技助农的未来

“农民是有前途的。”程飚认为,智慧农业是一个蓝海市场。

亿欧智库2021年10月发布的《2021中国农业生产数字化研究报告》显示,中国农产品贸易逆差持续增长,2020年农产品出口额仅760亿美元,而进口额则达到1708亿美元,贸易逆差达到948亿美元,与2015年相比几近翻倍,对外依存度高。

“日益多元的农产品需求与国内传统的农业生产矛盾凸显,农产品生产的矛盾逐渐由总量的供给不足转变为产品结构不匹配。中国农业已经进入转型升级的关键时期,进一步调整优化农业结构已成为提高农业发展质量和效益的现实选择。”

亿欧智库指出,农业科研和科技推广体系是美国农业科技发展的核心竞争力。作为农业大国,美国仅靠1.5%农业人口养活了近5%世界人口,粮食产量占全球产量20%左右。

“当前我国农业发展正处于重大的变革期,农业科技创新的重大突破对农业产业发展将产生巨大的影响。在过去的两年当中,中国农业大学与拼多多在平台搭建、农产品电商研究、新农人培训等方面开展了大量的合作。”中国农业大学副校长龚元石表示。

程飚指出,中国的数字农业前景较大。如全国的草莓种植主产区加起来就是40万亩的规模。未来,他们还计划渗透其他领域,如云南普洱的咖啡豆,“等2-3年的技术验证后,我们才会正式商业化切入。”

实际上,从全国来看,智慧农业的发展还是停留在“试验田”阶段,实现真正的智能、无人化农场,还有很长的一段路要走。

“农业发展需要长期的耐心和投入,四季度的利润将继续用于支持农研科技的深度探索。”拼多多2021年财报电话会议中,陈磊说道。

面对国内电商业务增长的天花板,拼多多或要在农业这片蓝海中,寻找新的增长点。加快向农业产业链上游的研发和投入,拼多多多线并进,“百亿农研”即是其中重点项目之一。

如今,拼多多连续三年举办“多多农研科技大赛”。拼多多副总裁戴志辉表示,前两届大赛的结果验证了数字技术和人工智能能够切实有效赋能农业,也为拼多多“百亿农研”战略积累了一定的经验。“令人欣喜的是,我们看到越来越多的新生代农人正在投入农业发展中,更多运用新兴科技推动农业加速发展。”戴志辉说。

拼多多发布的《2021新新农人成长报告》显示,以95后为代表的“新新农人”已经成为推动农产品上行的崭新力量。截至2021年10月,拼多多平台“新新农人”数量已超过12.6万人,在涉农商家中的占比超过13%。

吸引年轻人到农业中来,也是程飚一直在思考的问题。他认为,要推动农业数字化,并需要塑造新农人的环境。

“年轻人只能在基地定岗,但公司在城市里。他可以一半时间驻守后台,一半时间跑基地,这样年轻人更能坚持下去。轮岗之后,年轻人如果有意愿留在基地,再让他以主动的姿态去农村。”但他强调,必须推动农业数字化,让劳动强度降下来,收入升上去,年轻人才可能入行。

“用数字化、智能化的手段去提升整个农业的效率,我们应该有这个使命。”程飚告诉燃财经,中国发展智慧农业,成本或是全球最低的,“我认为我们具备弯道超车的条件,对标国际企业,如果我们用他们50%的投资,达到他们70%的效果,那就是胜利。”

参考资料

《中国智慧农业发展研究报告:新一代信息技术助力乡村振兴》,来源:中国信息通信研究院和中国人民大学;

《2021中国农业生产数字化研究报告》,来源:亿欧智库;

《在北京郊区,做一场最难的“实验”》,来源:极客公园。

*题图来源于视觉中国。

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