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

楊浩在中國農(nóng)業(yè)大學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）在植物工廠參觀交流。本組圖片均由受訪者提供

為了種出茁壯可口的生菜，這群來自中國農(nóng)業(yè)大學、上海交通大學、上海農(nóng)科院、北京市農(nóng)業(yè)技術推廣站等高校院所的年輕人使出渾身解數(shù)：“大模型+小模型”智能控制系統(tǒng)、空調(diào)節(jié)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、花費少的隊伍將會勝出。在集裝箱里長出的，將是垂直農(nóng)業(yè)的未來。

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“碼農(nóng)”轉型“菜農(nóng)”

2016年，秦楚漢在加拿大一家智能自行車公司做軟件產(chǎn)品開發(fā)，因為“愛折騰”，他一直在尋覓新的創(chuàng)業(yè)領域和機遇。當時，國內(nèi)共享單車風靡，有朋友建議他“復制”到加拿大，“肯定很賺錢”。但他沒有追逐“風口”，而是想找到一個能長期追求的事業(yè)。

從“碼農(nóng)”轉變?yōu)椤安宿r(nóng)”的契機源于他在一期播客中聽到“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(nóng)業(yè)公司，他的同學、朋友幾乎都在金融、計算機、咨詢等行業(yè)。有人不解：“你一個碼農(nóng)，為啥要去農(nóng)業(yè)掙錢？”

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(guī)律可循。在他的頭腦里，“‘萬物皆可碼代碼’，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也不例外”。

小時候，在上海的家里，他觀察陽臺上大蒜生長、植物開花，認識到“有了合適的營養(yǎng)和溫度就能長大”。入行之后，結合編程思維，秦楚漢想為植物生長創(chuàng)造不依賴自然環(huán)境的“象牙塔”，滿足“溫、光、水、氣、肥”的需求。

“象牙塔”的專業(yè)說法是“植物工廠”，也稱為垂直農(nóng)業(yè)。這是一種比溫室大棚更有技術含量的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，通過計算機、電子傳感系統(tǒng)等裝備對植物生長的環(huán)境進行高精度、自動化控制。秦楚漢碼代碼的技能，在植物工廠大有用武之地。

植物工廠顛覆了“迎合大自然節(jié)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，使環(huán)境反過來迎合植物的生長需要。作物把生長的潛能發(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(tǒng)農(nóng)田種植一年只能種兩三茬兒蔬菜，但植物工廠無須休耕，一年可以種植10-15茬兒，生長周期比露地栽培縮短五到八成。年畝產(chǎn)量可達傳統(tǒng)農(nóng)田栽培的數(shù)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(tǒng)農(nóng)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(nèi)外專家的經(jīng)驗和方法。

燈光、空調(diào)、水泵、通風、種植架、監(jiān)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，最密集的時候，秦楚漢每3-5分鐘就要采集一次植物生長的各項數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量達到六位數(shù)，基于植物生長所需的基準值，初始算法才能構建出來。

植物是活的，每時每刻都在發(fā)生變化，在不同的生長周期，需求各不相同。這意味著，代碼中會產(chǎn)生很多變量，一個變量的產(chǎn)生，牽動其他數(shù)值的變化。有時候，含氧量偏離了幾毫克，作物就會有“應激”反應。這些因素挑戰(zhàn)著秦楚漢的耐心。

“農(nóng)業(yè)是一門非常浩瀚的學科，植物比人類存活的時間久，是非常復雜的生物體。”說起這些，秦楚漢的眼里滿是敬畏。創(chuàng)業(yè)4年后，他才賺到錢。

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集裝箱。作為比賽“對手”的他，和秦楚漢有著同樣的目標，“讓人類不再看天吃飯”。

種菜，熊元科是“門外漢”。在上海交通大學，他讀研的方向是能源動力學，主要研究空調(diào)的能源系統(tǒng)。他在父母用軟件搶菜時發(fā)現(xiàn)，上海的蔬菜是從外地運過來的，他想：為啥不直接在城市里種菜？

“我想試著解決?！毙茉坡?lián)系到學校研究植物工廠的老師和同學，大家一拍即合，一起參加了兩屆光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽。“他們需要咱們學動力的來解決節(jié)能減耗的問題”。

在垂直農(nóng)業(yè)中，用電構成最大的運營成本。相關數(shù)據(jù)顯示，植物工廠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(nóng)戶用上植物工廠，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40萬元的經(jīng)費上限，包括硬件設備、軟件系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)和安裝運輸?shù)乳_銷。產(chǎn)量高、品質(zhì)好、花費少的團隊能獲得最終勝利，這意味著光是技術牛，成本不可控，是贏不了的。

熊元科團隊的集裝箱內(nèi)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(jié)省45%的光能耗。他們還研發(fā)了空調(diào)節(jié)能控制算法，將集裝箱內(nèi)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(jié)能方面費盡心思：遮光、改善通風、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音樂。他們做了3組對照實驗，一組聽搖滾樂，一組聽電子樂，還有一組安安靜靜。實驗結果表明，一天聽3個小時音樂的兩組生菜，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?！爸参锉热烁嗳酢?，熊元科說，植物對環(huán)境的適應性很低，一旦離開了某個區(qū)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，大幅過熱會造成燒心，降冷過頭又容易限制長勢。

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(zhàn)斗力。上一屆比賽結束后，熊元科放棄了已經(jīng)寫了快一半的碩士畢業(yè)論文——關于地鐵空調(diào)系統(tǒng)的研究，轉而從頭撰寫與植物工廠相關的論文，在他看來，前者是“伺候”人，后者則是“伺候”植物。今年9月，他開始在上海交通大學攻讀博士學位，研究方向為植物工廠的生物環(huán)控能源系統(tǒng)。

“植物每時每刻的需求都不大一樣，就像沒有人會一直吃炒米粉，總會想吃點別的?！毙茉剖菫橹参锱錉I養(yǎng)餐的廚師，決定他們什么時候“吃”藍光，什么時候“補鈣”。

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

“有點甜、有點脆，也有點苦”

熊元科嘗過自己種的生菜：“有點甜、有點脆，有的也有點苦?！彼c評道，“總體而言比市場上賣的好吃”。

自從迷上種菜以后，秦楚漢的嘴巴變“刁”了。實驗室里種的番茄、豌豆尖、草莓剛成熟，他和同事摘下來就往嘴里送，他管這個叫——“活殺的”，因為實驗室里很干凈，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自天津農(nóng)學院。她忘不了第一次在實驗室采收番茄時的情景，“一個個像紅燈籠一樣，吊在上面，特別好看”。

她把它們摘下來，小心翼翼地放進箱子里，一口氣摘了三大箱，要小推車才能搬動。咬上一口：“甜”，她將豐收的果實分享給老師和同學，自己吃了不知多少顆，“吃完后很長時間，嘴里都彌漫著番茄的清香”。

跟完全跨專業(yè)的秦楚漢和熊元科不一樣，韓霖學的是園藝學，以為自己將來會成為一個擺弄花花草草的人。今年4月，她參加學校聯(lián)合培養(yǎng)計劃，到北京市農(nóng)林科學院學習種番茄、種生菜。

“農(nóng)活看起來少，干起來多?！边@個23歲的姑娘說。隊友李生輝（化名）難忘韓霖和幾個女生“趴”在田里刨坑的場景。

韓霖的主要任務是構建水肥環(huán)境對番茄影響的模型，訓練智能水肥機實現(xiàn)自動調(diào)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(jiān)測、記錄數(shù)據(jù)：灌進去多少、作物長出來多少、葉片數(shù)是多少……至少需要采集3個多月的數(shù)據(jù)，最密集的時候5分鐘就要測一次。有一次北京下大暴雨，她沖到實驗室看作物，抵達時發(fā)現(xiàn)門口已放著兩把濕漉漉的傘，有小伙伴已經(jīng)趕來了。

有一段時間，韓霖發(fā)現(xiàn)番茄的葉片發(fā)黃、卷邊，有些干枯，她急得連續(xù)3周每天都在實驗室守候，一邊噴藥一邊念叨著：“小番茄，你們今天怎么樣？快點好起來呀。”有時，韓霖還會夢見番茄，“閉上眼睛，腦子里全是番茄”。

韓霖不覺得累，反而越干越有勁。“看到這些小生命一天天長大，能帶給我很多能量。”韓霖說，湊近生菜時，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，一走進種番茄的實驗室，甜味就撲面而來，“葉子比果實甜”。

在將實驗成果寫成論文的時候，韓霖下定決心，將來要從事與垂直農(nóng)業(yè)相關的工作。李生輝在內(nèi)的同隊組員，也將垂直農(nóng)業(yè)作為長期的職業(yè)方向。

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

李生輝出生在農(nóng)村，但這之前從沒種過地，也從未想過要種菜。父母在地里辛苦勞作，種玉米、番茄、綠葉菜。小時候的他不懂怎么種菜，現(xiàn)在長大了，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(xiāng)的人能用上這套新技術。

韓霖說出了大家的心聲：“現(xiàn)在，我們科研人員的勞動強度大一些，等這些智能裝備實現(xiàn)之后，就能大大減少農(nóng)民的勞動時間。”

“讓彎腰種地的人少一些”

回想起自己第一次種生菜時的情景，楊浩感到“特別開心、特別驕傲”。

楊浩是中國農(nóng)業(yè)大學的一名博士研究生，連續(xù)4年參加拼多多主辦的多多農(nóng)研科技大賽。他“跨”的學科可謂豐富，本科學機械工程，跨考電氣類研究生，調(diào)劑到農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程專業(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，作為隊長的楊浩，給團隊起名“賽博農(nóng)人”，意思是要成為“智慧新農(nóng)人”，他希望能用所學的知識和技術賦能農(nóng)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、浙江大學數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)村研究中心主任何勇告訴記者。中國對植物工廠的研究起步較晚，但近年來發(fā)展迅速，目前已有商業(yè)化植物工廠250余座。在農(nóng)業(yè)發(fā)達但自然資源稟賦并不優(yōu)越的日本，10年前，植物工廠的數(shù)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，說服大部分同事一起回國。他認為，植物工廠在國內(nèi)是藍海行業(yè)，也是具備發(fā)展?jié)摿Φ某栃袠I(yè)。

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

幾乎沒有盈利的頭兩年，秦楚漢難免感到困惑。植物的成長和更新，給了他適應變化無常的韌性，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(jié)能的方法、商業(yè)化的可能性……在評委何勇看來，這是一群有著理想主義情懷的年輕人，他們對垂直農(nóng)業(yè)的熱情和投入讓他動容，“我們國家的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化需要更多這樣有知識、有技能、有理想的年輕人參與進來”。

“我想通過我們這些人讓整個產(chǎn)業(yè)發(fā)生質(zhì)變，那樣的話，下一代人再進入這行的時候，就不會覺得薪資和計算機、金融行業(yè)有什么落差?！睏詈频膸煹荜悎哉f。今年剛滿24歲的他，準備在中國農(nóng)業(yè)大學攻讀博士學位。

聯(lián)合國人口學家估算，到2050年，全球人口將達到96億。“秦楚漢和熊元科們”，正試圖改變“人類靠天吃飯的命運”。

崇明島上的集裝箱里，生菜在這群年輕人的呵護下，靜靜長大。30多天后，這個約40立方米的集裝箱里，將長出綠油油的生菜。他們共同期待，在這個充滿科技感的空間里，長出垂直農(nóng)業(yè)的未來。