2024年8月，上海交通大學(xué)，熊元科（右二）和他的隊友在植物工廠(chǎng)實(shí)驗室合影。

楊浩在中國農業(yè)大學(xué)溫室測量黃瓜植株的光合性能。

秦楚漢（左一）和同事在上海的辦公室里搭建種植模塊并合影。

2024年7月，廣東，熊元科（左一）在植物工廠(chǎng)參觀(guān)交流。本組圖片均由受訪(fǎng)者提供

為了種出茁壯可口的生菜，這群來(lái)自中國農業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、上海農科院、北京市農業(yè)技術(shù)推廣站等高校院所的年輕人使出渾身解數：“大模型+小模型”智能控制系統、空調節能控制算法、冷凝水回收、旋轉式種植架……最終，產(chǎn)量高、品質(zhì)好、能耗低、花費少的隊伍將會(huì )勝出。在集裝箱里長(cháng)出的，將是垂直農業(yè)的未來(lái)。

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“碼農”轉型“菜農”

2016年，秦楚漢在加拿大一家智能自行車(chē)公司做軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，因為“愛(ài)折騰”，他一直在尋覓新的創(chuàng )業(yè)領(lǐng)域和機遇。當時(shí)，國內共享單車(chē)風(fēng)靡，有朋友建議他“復制”到加拿大，“肯定很賺錢(qián)”。但他沒(méi)有追逐“風(fēng)口”，而是想找到一個(gè)能長(cháng)期追求的事業(yè)。

從“碼農”轉變?yōu)椤安宿r”的契機源于他在一期播客中聽(tīng)到“惡劣天氣和地質(zhì)災害都能立即切斷糧食供應”的信息，這觸發(fā)了秦楚漢創(chuàng )業(yè)的火苗。半年后，秦楚漢辭職，在加拿大創(chuàng )辦了一家垂直農業(yè)公司，他的同學(xué)、朋友幾乎都在金融、計算機、咨詢(xún)等行業(yè)。有人不解：“你一個(gè)碼農，為啥要去農業(yè)掙錢(qián)？”

作為程序員的秦楚漢認為，世界上每件復雜的事情都可以被量化，也都有規律可循。在他的頭腦里，“‘萬(wàn)物皆可碼代碼’，農業(yè)生產(chǎn)也不例外”。

小時(shí)候，在上海的家里，他觀(guān)察陽(yáng)臺上大蒜生長(cháng)、植物開(kāi)花，認識到“有了合適的營(yíng)養和溫度就能長(cháng)大”。入行之后，結合編程思維，秦楚漢想為植物生長(cháng)創(chuàng )造不依賴(lài)自然環(huán)境的“象牙塔”，滿(mǎn)足“溫、光、水、氣、肥”的需求。

“象牙塔”的專(zhuān)業(yè)說(shuō)法是“植物工廠(chǎng)”，也稱(chēng)為垂直農業(yè)。這是一種比溫室大棚更有技術(shù)含量的農業(yè)生產(chǎn)方式，通過(guò)計算機、電子傳感系統等裝備對植物生長(cháng)的環(huán)境進(jìn)行高精度、自動(dòng)化控制。秦楚漢碼代碼的技能，在植物工廠(chǎng)大有用武之地。

植物工廠(chǎng)顛覆了“迎合大自然節律變化”的原始耕種邏輯，在空空的房間里，為植物搭建“討好型”自然環(huán)境，憑借AI技術(shù)，使環(huán)境反過(guò)來(lái)迎合植物的生長(cháng)需要。作物把生長(cháng)的潛能發(fā)揮到極致，生產(chǎn)效率和產(chǎn)量自然提升。

以葉菜為例，傳統農田種植一年只能種兩三茬兒蔬菜，但植物工廠(chǎng)無(wú)須休耕，一年可以種植10-15茬兒，生長(cháng)周期比露地栽培縮短五到八成。年畝產(chǎn)量可達傳統農田栽培的數十倍至上百倍。這次參加比賽，秦楚漢種的是生菜，如果全年不間斷生產(chǎn)，他估計同等面積年產(chǎn)量約是傳統農業(yè)的40-70倍。

“有1000種作物，就要碼1000套代碼?！泵看卧龇N一個(gè)品種，秦楚漢都要在海量的文獻里“泡”一周，記錄作物的基本信息和習性，琢磨國內外專(zhuān)家的經(jīng)驗和方法。

燈光、空調、水泵、通風(fēng)、種植架、監測水培溶液電導率和酸堿度、空氣溫濕度、二氧化碳濃度以及光強度的傳感器……這些因素都要接入代碼。在設計算法初期，最密集的時(shí)候，秦楚漢每3-5分鐘就要采集一次植物生長(cháng)的各項數據，數據量達到六位數，基于植物生長(cháng)所需的基準值，初始算法才能構建出來(lái)。

植物是活的，每時(shí)每刻都在發(fā)生變化，在不同的生長(cháng)周期，需求各不相同。這意味著(zhù)，代碼中會(huì )產(chǎn)生很多變量，一個(gè)變量的產(chǎn)生，牽動(dòng)其他數值的變化。有時(shí)候，含氧量偏離了幾毫克，作物就會(huì )有“應激”反應。這些因素挑戰著(zhù)秦楚漢的耐心。

“農業(yè)是一門(mén)非常浩瀚的學(xué)科，植物比人類(lèi)存活的時(shí)間久，是非常復雜的生物體?！闭f(shuō)起這些，秦楚漢的眼里滿(mǎn)是敬畏。創(chuàng )業(yè)4年后，他才賺到錢(qián)。

從“伺候”人到“伺候”菜

10月的上海崇明島上，25歲的熊元科也和隊友們擁有一個(gè)集裝箱。作為比賽“對手”的他，和秦楚漢有著(zhù)同樣的目標，“讓人類(lèi)不再看天吃飯”。

種菜，熊元科是“門(mén)外漢”。在上海交通大學(xué)，他讀研的方向是能源動(dòng)力學(xué)，主要研究空調的能源系統。他在父母用軟件搶菜時(shí)發(fā)現，上海的蔬菜是從外地運過(guò)來(lái)的，他想：為啥不直接在城市里種菜？

“我想試著(zhù)解決?！毙茉坡?lián)系到學(xué)校研究植物工廠(chǎng)的老師和同學(xué)，大家一拍即合，一起參加了兩屆光明多多垂直農業(yè)挑戰賽?！八麄冃枰蹅儗W(xué)動(dòng)力的來(lái)解決節能減耗的問(wèn)題”。

在垂直農業(yè)中，用電構成最大的運營(yíng)成本。相關(guān)數據顯示，植物工廠(chǎng)種植一千克生菜需要消耗10度電左右，而電量成本占總成本的40%-70%。

為了讓普通農戶(hù)用上植物工廠(chǎng)，降成本是比賽比拼的重要指標，主辦方為每支參賽隊伍設定了40萬(wàn)元的經(jīng)費上限，包括硬件設備、軟件系統、自動(dòng)化系統和安裝運輸等開(kāi)銷(xiāo)。產(chǎn)量高、品質(zhì)好、花費少的團隊能獲得最終勝利，這意味著(zhù)光是技術(shù)牛，成本不可控，是贏(yíng)不了的。

熊元科團隊的集裝箱內部更亮堂。他們在箱體上貼了一種反光膜，能提高光的利用率，節省45%的光能耗。他們還研發(fā)了空調節能控制算法，將集裝箱內原本每日70度的耗電量降到30度以下。其他參賽隊伍也在節能方面費盡心思：遮光、改善通風(fēng)、冷凝水回收，哪怕省一度電，都要盡力一試。

為了提高每平方米的產(chǎn)量，熊元科團隊給生菜聽(tīng)音樂(lè )。他們做了3組對照實(shí)驗，一組聽(tīng)搖滾樂(lè )，一組聽(tīng)電子樂(lè )，還有一組安安靜靜。實(shí)驗結果表明，一天聽(tīng)3個(gè)小時(shí)音樂(lè )的兩組生菜，總體產(chǎn)量有10%左右的提升。

相比種菜，熊元科更喜歡為菜服務(wù)?！爸参锉热烁嗳酢?，熊元科說(shuō)，植物對環(huán)境的適應性很低，一旦離開(kāi)了某個(gè)區間，它們很難活下去。以本次大賽種植的“優(yōu)雅”生菜品種為例，它們最喜歡的溫度在22攝氏度左右，大幅過(guò)熱會(huì )造成燒心，降冷過(guò)頭又容易限制長(cháng)勢。

植物對環(huán)境越敏感、越脆弱，對人為操作的能力要求就越高，越能激發(fā)熊元科的戰斗力。上一屆比賽結束后，熊元科放棄了已經(jīng)寫(xiě)了快一半的碩士畢業(yè)論文——關(guān)于地鐵空調系統的研究，轉而從頭撰寫(xiě)與植物工廠(chǎng)相關(guān)的論文，在他看來(lái)，前者是“伺候”人，后者則是“伺候”植物。今年9月，他開(kāi)始在上海交通大學(xué)攻讀博士學(xué)位，研究方向為植物工廠(chǎng)的生物環(huán)控能源系統。

“植物每時(shí)每刻的需求都不大一樣，就像沒(méi)有人會(huì )一直吃炒米粉，總會(huì )想吃點(diǎn)別的?！毙茉剖菫橹参锱錉I(yíng)養餐的廚師，決定他們什么時(shí)候“吃”藍光，什么時(shí)候“補鈣”。

熊元科希望植物工廠(chǎng)能像冰箱和手機一樣，讓人們在家實(shí)現想吃什么種什么?！翱傆幸惶?，我們要讓家家戶(hù)戶(hù)吃上新鮮無(wú)公害食物，不再看天吃飯?！边@位工科生覺(jué)得，如果這件事能做成，一定很酷。

“有點(diǎn)甜、有點(diǎn)脆，也有點(diǎn)苦”

熊元科嘗過(guò)自己種的生菜：“有點(diǎn)甜、有點(diǎn)脆，有的也有點(diǎn)苦?！彼c(diǎn)評道，“總體而言比市場(chǎng)上賣(mài)的好吃”。

自從迷上種菜以后，秦楚漢的嘴巴變“刁”了。實(shí)驗室里種的番茄、豌豆尖、草莓剛成熟，他和同事摘下來(lái)就往嘴里送，他管這個(gè)叫——“活殺的”，因為實(shí)驗室里很干凈，根本不用洗，他們吃到的是最新鮮、口感最佳的蔬果。

與秦楚漢一起參加今年比賽的韓霖來(lái)自天津農學(xué)院。她忘不了第一次在實(shí)驗室采收番茄時(shí)的情景，“一個(gè)個(gè)像紅燈籠一樣，吊在上面，特別好看”。

她把它們摘下來(lái)，小心翼翼地放進(jìn)箱子里，一口氣摘了三大箱，要小推車(chē)才能搬動(dòng)。咬上一口：“甜”，她將豐收的果實(shí)分享給老師和同學(xué)，自己吃了不知多少顆，“吃完后很長(cháng)時(shí)間，嘴里都彌漫著(zhù)番茄的清香”。

跟完全跨專(zhuān)業(yè)的秦楚漢和熊元科不一樣，韓霖學(xué)的是園藝學(xué)，以為自己將來(lái)會(huì )成為一個(gè)擺弄花花草草的人。今年4月，她參加學(xué)校聯(lián)合培養計劃，到北京市農林科學(xué)院學(xué)習種番茄、種生菜。

“農活看起來(lái)少，干起來(lái)多?！边@個(gè)23歲的姑娘說(shuō)。隊友李生輝（化名）難忘韓霖和幾個(gè)女生“趴”在田里刨坑的場(chǎng)景。

韓霖的主要任務(wù)是構建水肥環(huán)境對番茄影響的模型，訓練智能水肥機實(shí)現自動(dòng)調配、灌溉的功能。但在機器達到智能化之前，她的日常工作是密集地監測、記錄數據：灌進(jìn)去多少、作物長(cháng)出來(lái)多少、葉片數是多少……至少需要采集3個(gè)多月的數據，最密集的時(shí)候5分鐘就要測一次。有一次北京下大暴雨，她沖到實(shí)驗室看作物，抵達時(shí)發(fā)現門(mén)口已放著(zhù)兩把濕漉漉的傘，有小伙伴已經(jīng)趕來(lái)了。

有一段時(shí)間，韓霖發(fā)現番茄的葉片發(fā)黃、卷邊，有些干枯，她急得連續3周每天都在實(shí)驗室守候，一邊噴藥一邊念叨著(zhù)：“小番茄，你們今天怎么樣？快點(diǎn)好起來(lái)呀?！庇袝r(shí)，韓霖還會(huì )夢(mèng)見(jiàn)番茄，“閉上眼睛，腦子里全是番茄”。

韓霖不覺(jué)得累，反而越干越有勁?！翱吹竭@些小生命一天天長(cháng)大，能帶給我很多能量?！表n霖說(shuō)，湊近生菜時(shí)，能聞到一股甜甜的味道。她告訴記者，生菜的甜和番茄的甜是不一樣的，一走進(jìn)種番茄的實(shí)驗室，甜味就撲面而來(lái)，“葉子比果實(shí)甜”。

在將實(shí)驗成果寫(xiě)成論文的時(shí)候，韓霖下定決心，將來(lái)要從事與垂直農業(yè)相關(guān)的工作。李生輝在內的同隊組員，也將垂直農業(yè)作為長(cháng)期的職業(yè)方向。

比賽主辦方工作人員告訴記者，參賽年輕人中，90%表示將來(lái)會(huì )從事農業(yè)。李生輝想過(guò)，干這行將來(lái)收入可能不會(huì )太高，同專(zhuān)業(yè)的同學(xué)中，只有他選擇農業(yè)，但他很堅定：“只要我學(xué)的東西真的有用?！?/p>

李生輝出生在農村，但這之前從沒(méi)種過(guò)地，也從未想過(guò)要種菜。父母在地里辛苦勞作，種玉米、番茄、綠葉菜。小時(shí)候的他不懂怎么種菜，現在長(cháng)大了，父母也不懂他怎么種菜。他把父母種菜的經(jīng)驗碼成集裝箱里的算法模型，希望有一天，家鄉的人能用上這套新技術(shù)。

韓霖說(shuō)出了大家的心聲：“現在，我們科研人員的勞動(dòng)強度大一些，等這些智能裝備實(shí)現之后，就能大大減少農民的勞動(dòng)時(shí)間?！?/p>

“讓彎腰種地的人少一些”

回想起自己第一次種生菜時(shí)的情景，楊浩感到“特別開(kāi)心、特別驕傲”。

楊浩是中國農業(yè)大學(xué)的一名博士研究生，連續4年參加拼多多主辦的多多農研科技大賽。他“跨”的學(xué)科可謂豐富，本科學(xué)機械工程，跨考電氣類(lèi)研究生，調劑到農業(yè)生物環(huán)境與能源工程專(zhuān)業(yè)，他種的第一種作物就是生菜，至今，他已經(jīng)和生菜“朝夕相處”了8年。

今年，作為隊長(cháng)的楊浩，給團隊起名“賽博農人”，意思是要成為“智慧新農人”，他希望能用所學(xué)的知識和技術(shù)賦能農業(yè)，“讓彎腰種地的人少一些?！?/p>

我國是世界上最大的生菜生產(chǎn)國，生菜產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的一半以上，“但按每平方米的產(chǎn)量算，我們還有一定差距?！北緦帽荣愒u委、浙江大學(xué)數字農業(yè)與農村研究中心主任何勇告訴記者。中國對植物工廠(chǎng)的研究起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速，目前已有商業(yè)化植物工廠(chǎng)250余座。在農業(yè)發(fā)達但自然資源稟賦并不優(yōu)越的日本，10年前，植物工廠(chǎng)的數量已接近200座。

2022年，秦楚漢的初創(chuàng )公司登上加拿大的“科創(chuàng )板”，市值約有2億元人民幣。但他放棄了剛有些起色的公司，說(shuō)服大部分同事一起回國。他認為，植物工廠(chǎng)在國內是藍海行業(yè)，也是具備發(fā)展潛力的朝陽(yáng)行業(yè)。

回國那年秦楚漢30歲。他懷揣著(zhù)美好愿景，也不斷迎接各種挑戰。當時(shí)，國內市場(chǎng)對植物工廠(chǎng)的接受程度較低，價(jià)格高是主要因素，他種的菜比田里的菜貴了至少3倍，“100個(gè)投資人中都不一定會(huì )有一個(gè)人認可”。有時(shí)還要面對“箱子里種的菜能好吃嗎”的質(zhì)疑。

幾乎沒(méi)有盈利的頭兩年，秦楚漢難免感到困惑。植物的成長(cháng)和更新，給了他適應變化無(wú)常的韌性，他始終堅信，“這是值得付出青春的行業(yè)”。

作為首次參賽的選手，秦楚漢今年在比賽中認識了很多志同道合的年輕人。在這里，他們一起認真地討論如何“閱讀”生菜的心情、生菜燒邊的原因、節能的方法、商業(yè)化的可能性……在評委何勇看來(lái)，這是一群有著(zhù)理想主義情懷的年輕人，他們對垂直農業(yè)的熱情和投入讓他動(dòng)容，“我們國家的農業(yè)現代化需要更多這樣有知識、有技能、有理想的年輕人參與進(jìn)來(lái)”。

“我想通過(guò)我們這些人讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)生質(zhì)變，那樣的話(huà)，下一代人再進(jìn)入這行的時(shí)候，就不會(huì )覺(jué)得薪資和計算機、金融行業(yè)有什么落差?！睏詈频膸煹荜悎哉f(shuō)。今年剛滿(mǎn)24歲的他，準備在中國農業(yè)大學(xué)攻讀博士學(xué)位。

聯(lián)合國人口學(xué)家估算，到2050年，全球人口將達到96億?！扒爻h和熊元科們”，正試圖改變“人類(lèi)靠天吃飯的命運”。

崇明島上的集裝箱里，生菜在這群年輕人的呵護下，靜靜長(cháng)大。30多天后，這個(gè)約40立方米的集裝箱里，將長(cháng)出綠油油的生菜。他們共同期待，在這個(gè)充滿(mǎn)科技感的空間里，長(cháng)出垂直農業(yè)的未來(lái)。