新火種
2023-10-22 
農業在AI中年輕起來
來源：燃次元
作者：侯燕婷
植物生長的邊界，可以用人工智能來定義。用科技“打怪升級”，助力農業發展，年輕人正在下農田。
成立于2020年8月的云南智多莓農業科技公司（下稱“智多莓”），便是智慧農業的代表之一。
智多莓前身為參加由聯合國糧食及農業組織（FAO）、中國農業大學和拼多多聯合舉辦的第一屆“多多農研科技大賽”獲得二等獎的“智多莓”團隊。包括數據分析領域的程飚，團隊由來自昆明市農業科學研究院、中國科學院自動化研究所等不同領域的11位專家組成。
科技在智多莓的種植體系中得以全面實現。據悉，智多莓建立了一套草莓種植AI模型，簡而言之就是用算法對溫室進行集中化的種植干預和控制，何時施肥、施肥多少、是否需要降溫/加濕等問題，通過AI計算出最優解，再通過后臺實施方案。
AI技術的應用，極大程度地提高了草莓的種植產量。程飚介紹道，種植戶的每畝產量中位值是2噸，在不改變種植戶種植模式的情況下，公司去年的執行結果是，每畝產量提高到3.5-4噸的水平。實際上，智多莓只是科技在農業應用的一個縮影。
7月15日，2022全球數字經濟大會新聞發布會上，國家工業和信息化部信息技術發展司指出，據測算，從2012-2021年，我國數字經濟規模從11萬億元增長到超45萬億元，數字經濟占國內生產總值比重由21.6％提升至39.8％。“大數據、云計算、人工智能加速融入工業、能源、醫療、交通、教育、農業等行業。”
作為數字經濟產業的一部分，數字農業/智慧農業的發展潛力巨大。在2020年多多農研科技峰會上，中國工程院院士趙春江指出，中國的農業數字經濟規模預計到2025年能夠達到1.26萬億元，發展速度非常快。
“我們希望，百億農業項目能夠最大限度地發揮其在推動農業科技和數字包容性方面的潛力和影響力。”3月，拼多多2021年財報電話會議中，拼多多CEO陳磊指出。從2021年三季度開始“百億農研”項目，拼多多已經“死磕”近一年。
8月9日，拼多多、光明母港（上海）科技公司、中國農業大學、浙江大學宣布聯合啟動第三屆“多多農研科技大賽”。比賽將招募來自國內外的頂尖農業科研團隊，利用并開發最前沿的人工智能、算法種植、合成生物等跨學科技術，共同打造更開放、更前沿、更實用的“產學研用”一體化農業科技創新平臺。
“多多農研科技大賽”已經舉辦過兩屆，是由拼多多發起的一項農業科技創新競賽，旨在探索農業數字化技術的應用方式及其推廣的可能性。
比賽吸引了全球頂尖的青年數字農業科研團隊。統計顯示，參賽團隊中90后、95后成員占比約80％，年輕一代的農業科技工作者是大賽的主力軍。
“用數字化方式改造農業生產模式，要讓農業生產不像以前那么辛苦，提高農業生產的收入。高效、可持續地發展，才能吸引更多青年人到農業領域來。”程飚感慨道。
90后用算法種田
潛心于田間地頭，用科技改變農業的年輕人，正在創造更多的可能性。
2014年大學畢業，祝清震就成為一名汽車工程師。但在工作中，他了解到我國農業技術和裝備發展落后的現狀，便決定放棄造車，繼續攻讀農業工程博士學位。8年過去，他已經成為江蘇大學農業工程專業的一名講師和科研人員。
“我雖然走出了那個生我養我的小鄉村，但依然希望改變家鄉那種相對落后的農業生產方式。”懷著一種責任感，2021年8月，祝清震組建科研團隊“農圣大腦”（Horti-AI），參與了第二屆“多多農研科技大賽”，最終進入決賽并獲得優秀獎。
燃次元獲悉，第二屆“多多農研科技大賽”的命題是“利用前沿的營養科學、精準農業等技術，在6個月內挑戰種出高品質、高產量的番茄”，由拼多多、中國農業大學、浙江大學聯合主辦，在聯合國糧食及農業組織和荷蘭瓦赫寧根大學及研究中心的技術指導下進行。進入初賽有15支團隊超過120名青年科學家，參賽隊伍成員多為90后、95后，甚至不乏00后的身影。
帶領“番茄快長”（TomaGrow）隊伍參加這屆比賽的徐丹，則是世界頂級農業院校之一的荷蘭瓦赫寧根大學的碩士畢業生。2015年回國，他在北京密云區建立起3萬平方米的極星溫室，一個智慧農業基地，如今可以日產萬棵青菜，冬奧會及殘奧會期間多次為奧運村供應蔬菜。
比賽中，“番茄快長”自研了一套“病害管理系統”，在溫室中安裝相關傳感器，在監測室內氣候與植物生長情況的同時，對常見的真菌性病害風險進行預測，以規避大部分的病害風險。
最終，第二屆“多多農研科技大賽”中，4支決賽團隊的番茄平均產量達到了傳統種植的兩倍左右，營養價值也符合高品質的行業標準。“番茄快長”獲得冠軍，其產量與同期荷蘭溫室種植小番茄的巔峰產量一致。
回顧第一屆“多多農研科技大賽”，彼時也是成績斐然。
2020年，在為期近4個月的比賽中，AI組隊伍將在數字化的“無人溫室” 中，利用IoT設備、攝像頭及傳感器，收集溫室種植環境和作物生長數據，創造出一套人工智能種植解決方案。傳統組隊伍將利用豐富的種植經驗，對傳統的“小農生產”進行精細化升級，挑戰人工智能系統。
最終，青年科學家們利用作物生長模型、卷積算法等AI技術，將草莓產量提升至高出農人組196.32％。
程飚介紹道，當時智多莓用算法做了一個草莓生長仿真器，模擬出草莓的在無氣候、病蟲等災害下的理想生長模型，比賽中根據實際情況對模型進行修正和完善，利用這個模型控制智能溫室，如定時的水、營養調整。“之前都是做項目，積累的經驗是碎片化的，而這次比賽，我們終于研究出一套完整的（草莓種植）解決方案。”
實際上，也是這屆比賽，程飚與此前的多位合作伙伴，如昆明農科院、中科院自動化研究所的專家，決定組成隊伍，進行一次“算法+農業”的探索，“以前都是分開合作，唯有這次機會，我們集合到了一起。”他說道。
比賽最后，智多莓種植產量收益大概是傳統種植戶的2.7倍。具體而言，智多莓實際產量達到了理論產量的85-87％左右的水平，而最先進的荷蘭溫室大概能達到理論產量的90-95％的水平，但使用國際標準溫室的國內傳統種植戶，只能達到理論產量的40％左右水平。
這次比賽，對智多莓意義重大。“這個比賽給了我們低成本驗證方案的機會。因為比賽里的設備都是拼多多投資的，沒有設備就無法驗證這些（AI）模式，而我們自己沒辦法做這個投資。”
燃次元獲悉，第一屆“多多農研科技大賽”中，4個獨立的AI溫室里，應用了荷蘭騎士集團的智能化環境控制計算機及水肥一體化系統，其集成超過50套傳感器，可實時讀取溫濕度、光照強度值、二氧化碳濃度等45條生產環境參數，并根據預設條件對超過30條灌溉、通風參數進行自動化控制。
“此外，我們有機會接觸很多高層次科研團隊，進行跨行業的碰撞交流，給我們很多的思路啟發，這是深遠的意義。還有一個優勢是，我們也與頂尖農人，也就是種植戶建立了信任聯系，他們親眼看到AI種植效果，對我們很認可，讓我們后續能順利進入種植戶圈里。”程飚向燃次元透露，后續智多莓商業化合作中，多位客戶是由比賽中的頂尖農人推薦的。
AI為土地增值
中國信息通信研究院和中國人民大學2021年12月發布的《中國智慧農業發展研究報告》中提到，智慧農業的本質是利用“數據+算法”加速農業的智能化生產、網絡化協同、服務化延伸，進而實現效率提升和成本節約。
在普通人的認知里，研究高精尖技術的科學家，很難跟經受風吹日曬的農民聯系在一起。學者與農民的聯動，智慧農業的落地，商業化模式的推廣，是行業迫切關注的。
“智慧農業核心是科學種植， 不是昂貴的實驗室技術或設備。”面對疑問，程飚肯定地告訴燃次元。
“我們用算法來調整種植方案，農戶不需要增加投資，每畝產量兩噸以下的話，我們不收費。而比如超過1.4噸產量，我們可以獲得600公斤的收入。照此計算，我們設備投資的成本大概是1-2元/公斤。”他指出，智多莓的種植模式，可以創造較高盈利。以600公斤為例，即使按照10元/公斤出售草莓，智多莓也有50％以上的利潤。
“實際上，投入科技就是大幅降低成本的。”程飚認為，現在數字農業由設備供應商在推進，但思維應該有所改變，“將設備賣給種植戶，賺一兩倍錢，意義不大。長期持續地服務，讓低效農業轉向高效農業，幫農民掙錢，我們也掙錢，并且能持續掙錢，才是務實的。”
早在第一屆“多多農研科技大賽”之時，2020年11月，智多莓就向云南昆明滇池古蓮村的草莓種植個體戶提供AI種植支持服務。接入智多莓數字化農業服務工作站后，每株草莓一年付0.3元的服務費。一個種植季下來，種植戶老張發現，2畝草莓地比往年多賺了3、4萬元，還節省了將近4000元的肥料成本。
2021年，智多莓在云南省怒江州瀘水縣老窩村搭建的數字化草莓生產體系，使得老窩村草莓產業常用工成本下降30％以上，肥料支出減少2500元/畝，植保支出減少1000元/畝，草莓產量增加30％。
智多莓合作的一個大型農場中，原本100多個大棚，需要7個人負責灌溉，且只能半個月灌溉一次。但投入AI技術后，僅需要1個人管理，比如現場查看水管有否脫落等小問題。
程飚透露，現在20畝的合作規模，算法后臺也只需要2個人來控制，明年擴大到200畝也不會超過4個人，未來超過1000畝規模，一個10人團隊就能支持。“以往專家也能解決田里的問題，但一個專家只能服務100畝地，但專家加上AI的話，可以擴大到1萬畝地。”
程飚強調了智慧農業的規模效應。“農業要有規模效應，規模越大，單位成本越低，才能持續發展。”他指出，種植模式要從經驗依賴型轉變為平臺依賴型，用技術打破經驗壁壘，土壤、管理等差異，都能用技術平臺統一接管，科學解決。
比如農業有濫用肥料的問題。農業農村部在《到2020年化肥使用量零增長行動方案》中顯示，中國農作物化肥施用量偏高，畝均化肥用量達21.9公斤，遠高于世界平均水平（每畝8公斤）。
“濫用肥料造成問題，第一是種植戶的成本高，第二對土地的傷害很大，土地里面活性磷活性氮的含量很高。種植戶總以為作物長得好是因為肥料，實際上主要是因為光合作用，這個解決辦法就是由技術來控制。”程飚表示，投入技術后，肥料成本降低一半以上。
同時，農業要從“以勞動力為中心配置資源”轉變為“以作物為中心配置資源”，“1個人管6畝地，4天才能澆一次水，但這不一定是作物的最優生態條件。如同1個人每月需要補充10克鹽，一次性吃完，是不合理的。”
科技助農的未來
“農民是有前途的。”程飚認為，智慧農業是一個藍海市場。
億歐智庫2021年10月發布的《2021中國農業生產數字化研究報告》顯示，中國農產品貿易逆差持續增長，2020年農產品出口額僅760億美元，而進口額則達到1708億美元，貿易逆差達到948億美元，與2015年相比幾近翻倍，對外依存度高。
“日益多元的農產品需求與國內傳統的農業生產矛盾凸顯，農產品生產的矛盾逐漸由總量的供給不足轉變為產品結構不匹配。中國農業已經進入轉型升級的關鍵時期，進一步調整優化農業結構已成為提高農業發展質量和效益的現實選擇。”
億歐智庫指出，農業科研和科技推廣體系是美國農業科技發展的核心競爭力。作為農業大國，美國僅靠1.5％農業人口養活了近5％世界人口，糧食產量占全球產量20％左右。
“當前我國農業發展正處于重大的變革期，農業科技創新的重大突破對農業產業發展將產生巨大的影響。在過去的兩年當中，中國農業大學與拼多多在平臺搭建、農產品電商研究、新農人培訓等方面開展了大量的合作。”中國農業大學副校長龔元石表示。
程飚指出，中國的數字農業前景較大。如全國的草莓種植主產區加起來就是40萬畝的規模。未來，他們還計劃滲透其他領域，如云南普洱的咖啡豆，“等2-3年的技術驗證后，我們才會正式商業化切入。”
實際上，從全國來看，智慧農業的發展還是停留在“試驗田”階段，實現真正的智能、無人化農場，還有很長的一段路要走。
“農業發展需要長期的耐心和投入，四季度的利潤將繼續用于支持農研科技的深度探索。”拼多多2021年財報電話會議中，陳磊說道。
面對國內電商業務增長的天花板，拼多多或要在農業這片藍海中，尋找新的增長點。加快向農業產業鏈上游的研發和投入，拼多多多線并進，“百億農研”即是其中重點項目之一。
如今，拼多多連續三年舉辦“多多農研科技大賽”。拼多多副總裁戴志輝表示，前兩屆大賽的結果驗證了數字技術和人工智能能夠切實有效賦能農業，也為拼多多“百億農研”戰略積累了一定的經驗。“令人欣喜的是，我們看到越來越多的新生代農人正在投入農業發展中，更多運用新興科技推動農業加速發展。”戴志輝說。
拼多多發布的《2021新新農人成長報告》顯示，以95后為代表的“新新農人”已經成為推動農產品上行的嶄新力量。截至2021年10月，拼多多平臺“新新農人”數量已超過12.6萬人，在涉農商家中的占比超過13％。
吸引年輕人到農業中來，也是程飚一直在思考的問題。他認為，要推動農業數字化，并需要塑造新農人的環境。
“年輕人只能在基地定崗，但公司在城市里。他可以一半時間駐守后臺，一半時間跑基地，這樣年輕人更能堅持下去。輪崗之后，年輕人如果有意愿留在基地，再讓他以主動的姿態去農村。”但他強調，必須推動農業數字化，讓勞動強度降下來，收入升上去，年輕人才可能入行。
“用數字化、智能化的手段去提升整個農業的效率，我們應該有這個使命。”程飚告訴燃財經，中國發展智慧農業，成本或是全球最低的，“我認為我們具備彎道超車的條件，對標國際企業，如果我們用他們50％的投資，達到他們70％的效果，那就是勝利。”
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