在集装箱里，种出垂直农业的未来

为了种出茁壮可口的生菜，这群来自中国农业大学、上海交通大学、上海农科院、北京市农业技术推广站等高校院所的年轻人使出浑身解数:“大模型+小模型”智能控制系统、空调节能控制算法、冷凝水回收、旋转式种植架……最终，产量高、品质好、能耗低、花费少的队伍将会胜出。在集装箱里长出的，将是垂直农业的未来。

2024年8月，上海交通大学，熊元科和他的队友在植物工厂实验室合影。

杨浩在中国农业大学温室测量黄瓜植株的光合性能。

秦楚汉和同事在上海的办公室里搭建种植模块并合影。

“码农”转型“菜农”

2016年，秦楚汉在加拿大一家智能自行车公司做软件产品开发，因为“爱折腾”，他一直在寻觅新的创业领域和机遇。当时，国内共享单车风靡，有朋友建议他“复制”到加拿大，“肯定很赚钱”。但他没有追逐“风口”，而是想找到一个能长期追求的事业。

从“码农”转变为“菜农”的契机源于他在一期播客中听到“恶劣天气和地质灾害都能立即切断粮食供应”的信息，这触发了秦楚汉创业的火苗。半年后，秦楚汉辞职，在加拿大创办了一家垂直农业公司，他的同学、朋友几乎都在金融、计算机、咨询等行业。有人不解:“你一个码农，为啥要去农业挣钱？”

作为程序员的秦楚汉认为，世界上每件复杂的事情都可以被量化，也都有规律可循。在他的头脑里，“‘万物皆可码代码’，农业生产也不例外”。

小时候，在上海的家里，他观察阳台上大蒜生长、植物开花，认识到“有了合适的营养和温度就能长大”。入行之后，结合编程思维，秦楚汉想为植物生长创造不依赖自然环境的“象牙塔”，满足“温、光、水、气、肥”的需求。

“象牙塔”的专业说法是“植物工厂”，也称为垂直农业。这是一种比温室大棚更有技术含量的农业生产方式，通过计算机、电子传感系统等装备对植物生长的环境进行高精度、自动化控制。秦楚汉码代码的技能，在植物工厂大有用武之地。

植物工厂颠覆了“迎合大自然节律变化”的原始耕种逻辑，在空空的房间里，为植物搭建“讨好型”自然环境，凭借AI技术，使环境反过来迎合植物的生长需要。作物把生长的潜能发挥到极致，生产效率和产量自然提升。

以叶菜为例，传统农田种植一年只能种两三茬儿蔬菜，但植物工厂无须休耕，一年可以种植10-15茬儿，生长周期比露地栽培缩短五到八成。年亩产量可达传统农田栽培的数十倍至上百倍。这次参加比赛，秦楚汉种的是生菜，如果全年不间断生产，他估计同等面积年产量约是传统农业的40-70倍。

“有1000种作物，就要码1000套代码。”每次增种一个品种，秦楚汉都要在海量的文献里“泡”一周，记录作物的基本信息和习性，琢磨国内外专家的经验和方法。

灯光、空调、水泵、通风、种植架、监测水培溶液电导率和酸碱度、空气温湿度、二氧化碳浓度以及光强度的传感器……这些因素都要接入代码。在设计算法初期，最密集的时候，秦楚汉每3-5分钟就要采集一次植物生长的各项数据，数据量达到六位数，基于植物生长所需的基准值，初始算法才能构建出来。

植物是活的，每时每刻都在发生变化，在不同的生长周期，需求各不相同。这意味着，代码中会产生很多变量，一个变量的产生，牵动其他数值的变化。有时候，含氧量偏离了几毫克，作物就会有“应激”反应。这些因素挑战着秦楚汉的耐心。

“农业是一门非常浩瀚的学科，植物比人类存活的时间久，是非常复杂的生物体。”说起这些，秦楚汉的眼里满是敬畏。创业4年后，他才赚到钱。

从“伺候”人到“伺候”菜

10月的上海崇明岛上，25岁的熊元科也和队友们拥有一个集装箱。作为比赛“对手”的他，和秦楚汉有着同样的目标，“让人类不再看天吃饭”。

种菜，熊元科是“门外汉”。在上海交通大学，他读研的方向是能源动力学，主要研究空调的能源系统。他在父母用软件抢菜时发现，上海的蔬菜是从外地运过来的，他想:为啥不直接在城市里种菜？

“我想试着解决。”熊元科联系到学校研究植物工厂的老师和同学，大家一拍即合，一起参加了两届光明多多垂直农业挑战赛。“他们需要咱们学动力的来解决节能减耗的问题”。

在垂直农业中，用电构成最大的运营成本。相关数据显示，植物工厂种植一千克生菜需要消耗10度电左右，而电量成本占总成本的40%-70%。

为了让普通农户用上植物工厂，降成本是比赛比拼的重要指标，主办方为每支参赛队伍设定了40万元的经费上限，包括硬件设备、软件系统、自动化系统和安装运输等开销。产量高、品质好、花费少的团队能获得最终胜利，这意味着光是技术牛，成本不可控，是赢不了的。

熊元科团队的集装箱内部更亮堂。他们在箱体上贴了一种反光膜，能提高光的利用率，节省45%的光能耗。他们还研发了空调节能控制算法，将集装箱内原本每日70度的耗电量降到30度以下。其他参赛队伍也在节能方面费尽心思:遮光、改善通风、冷凝水回收，哪怕省一度电，都要尽力一试。

为了提高每平方米的产量，熊元科团队给生菜听音乐。他们做了3组对照实验，一组听摇滚乐，一组听电子乐，还有一组安安静静。实验结果表明，一天听3个小时音乐的两组生菜，总体产量有10%左右的提升。

相比种菜，熊元科更喜欢为菜服务。“植物比人更脆弱”，熊元科说，植物对环境的适应性很低，一旦离开了某个区间，它们很难活下去。以本次大赛种植的“优雅”生菜品种为例，它们最喜欢的温度在22摄氏度左右，大幅过热会造成烧心，降冷过头又容易限制长势。

植物对环境越敏感、越脆弱，对人为操作的能力要求就越高，越能激发熊元科的战斗力。上一届比赛结束后，熊元科放弃了已经写了快一半的硕士毕业论文——关于地铁空调系统的研究，转而从头撰写与植物工厂相关的论文，在他看来，前者是“伺候”人，后者则是“伺候”植物。今年9月，他开始在上海交通大学攻读博士学位，研究方向为植物工厂的生物环控能源系统。

“植物每时每刻的需求都不大一样，就像没有人会一直吃炒米粉，总会想吃点别的。”熊元科是为植物配营养餐的厨师，决定他们什么时候“吃”蓝光，什么时候“补钙”。

熊元科希望植物工厂能像冰箱和手机一样，让人们在家实现想吃什么种什么。“总有一天，我们要让家家户户吃上新鲜无公害食物，不再看天吃饭。”这位工科生觉得，如果这件事能做成，一定很酷。

“有点甜、有点脆，也有点苦”

熊元科尝过自己种的生菜:“有点甜、有点脆，有的也有点苦。”他点评道，“总体而言比市场上卖的好吃”。

自从迷上种菜以后，秦楚汉的嘴巴变“刁”了。实验室里种的番茄、豌豆尖、草莓刚成熟，他和同事摘下来就往嘴里送，他管这个叫——“活杀的”，因为实验室里很干净，根本不用洗，他们吃到的是最新鲜、口感最佳的蔬果。

与秦楚汉一起参加今年比赛的韩霖来自天津农学院。她忘不了第一次在实验室采收番茄时的情景，“一个个像红灯笼一样，吊在上面，特别好看”。

她把它们摘下来，小心翼翼地放进箱子里，一口气摘了三大箱，要小推车才能搬动。咬上一口:“甜”，她将丰收的果实分享给老师和同学，自己吃了不知多少颗，“吃完后很长时间，嘴里都弥漫着番茄的清香”。

跟完全跨专业的秦楚汉和熊元科不一样，韩霖学的是园艺学，以为自己将来会成为一个摆弄花花草草的人。今年4月，她参加学校联合培养计划，到北京市农林科学院学习种番茄、种生菜。

“农活看起来少，干起来多。”这个23岁的姑娘说。队友李生辉难忘韩霖和几个女生“趴”在田里刨坑的场景。

韩霖的主要任务是构建水肥环境对番茄影响的模型，训练智能水肥机实现自动调配、灌溉的功能。但在机器达到智能化之前，她的日常工作是密集地监测、记录数据:灌进去多少、作物长出来多少、叶片数是多少……至少需要采集3个多月的数据，最密集的时候5分钟就要测一次。有一次北京下大暴雨，她冲到实验室看作物，抵达时发现门口已放着两把湿漉漉的伞，有小伙伴已经赶来了。

有一段时间，韩霖发现番茄的叶片发黄、卷边，有些干枯，她急得连续3周每天都在实验室守候，一边喷药一边念叨着:“小番茄，你们今天怎么样？快点好起来呀。”有时，韩霖还会梦见番茄，“闭上眼睛，脑子里全是番茄”。

韩霖不觉得累，反而越干越有劲。“看到这些小生命一天天长大，能带给我很多能量。”韩霖说，凑近生菜时，能闻到一股甜甜的味道。她告诉记者，生菜的甜和番茄的甜是不一样的，一走进种番茄的实验室，甜味就扑面而来，“叶子比果实甜”。

在将实验成果写成论文的时候，韩霖下定决心，将来要从事与垂直农业相关的工作。李生辉在内的同队组员，也将垂直农业作为长期的职业方向。

比赛主办方工作人员告诉记者，参赛年轻人中，90%表示将来会从事农业。李生辉想过，干这行将来收入可能不会太高，同专业的同学中，只有他选择农业，但他很坚定:“只要我学的东西真的有用。”

李生辉出生在农村，但这之前从没种过地，也从未想过要种菜。父母在地里辛苦劳作，种玉米、番茄、绿叶菜。小时候的他不懂怎么种菜，现在长大了，父母也不懂他怎么种菜。他把父母种菜的经验码成集装箱里的算法模型，希望有一天，家乡的人能用上这套新技术。

韩霖说出了大家的心声:“现在，我们科研人员的劳动强度大一些，等这些智能装备实现之后，就能大大减少农民的劳动时间。”

“让弯腰种地的人少一些”

回想起自己第一次种生菜时的情景，杨浩感到“特别开心、特别骄傲”。

杨浩是中国农业大学的一名博士研究生，连续4年参加拼多多主办的多多农研科技大赛。他“跨”的学科可谓丰富，本科学机械工程，跨考电气类研究生，调剂到农业生物环境与能源工程专业，他种的第一种作物就是生菜，至今，他已经和生菜“朝夕相处”了8年。

今年，作为队长的杨浩，给团队起名“赛博农人”，意思是要成为“智慧新农人”，他希望能用所学的知识和技术赋能农业，“让弯腰种地的人少一些。”

我国是世界上最大的生菜生产国，生菜产量占全球总产量的一半以上，“但按每平方米的产量算，我们还有一定差距。”本届比赛评委、浙江大学数字农业与农村研究中心主任何勇告诉记者。中国对植物工厂的研究起步较晚，但近年来发展迅速，目前已有商业化植物工厂250余座。在农业发达但自然资源禀赋并不优越的日本，10年前，植物工厂的数量已接近200座。

2022年，秦楚汉的初创公司登上加拿大的“科创板”，市值约有2亿元人民币。但他放弃了刚有些起色的公司，说服大部分同事一起回国。他认为，植物工厂在国内是蓝海行业，也是具备发展潜力的朝阳行业。

回国那年秦楚汉30岁。他怀揣着美好愿景，也不断迎接各种挑战。当时，国内市场对植物工厂的接受程度较低，价格高是主要因素，他种的菜比田里的菜贵了至少3倍，“100个投资人中都不一定会有一个人认可”。有时还要面对“箱子里种的菜能好吃吗”的质疑。

几乎没有盈利的头两年，秦楚汉难免感到困惑。植物的成长和更新，给了他适应变化无常的韧性，他始终坚信，“这是值得付出青春的行业”。

作为首次参赛的选手，秦楚汉今年在比赛中认识了很多志同道合的年轻人。在这里，他们一起认真地讨论如何“阅读”生菜的心情、生菜烧边的原因、节能的方法、商业化的可能性……在评委何勇看来，这是一群有着理想主义情怀的年轻人，他们对垂直农业的热情和投入让他动容，“我们国家的农业现代化需要更多这样有知识、有技能、有理想的年轻人参与进来”。

“我想通过我们这些人让整个产业发生质变，那样的话，下一代人再进入这行的时候，就不会觉得薪资和计算机、金融行业有什么落差。”杨浩的师弟陈坚说。今年刚满24岁的他，准备在中国农业大学攻读博士学位。

联合国人口学家估算，到2050年，全球人口将达到96亿。“秦楚汉和熊元科们”，正试图改变“人类靠天吃饭的命运”。

崇明岛上的集装箱里，生菜在这群年轻人的呵护下，静静长大。30多天后，这个约40立方米的集装箱里，将长出绿油油的生菜。他们共同期待，在这个充满科技感的空间里，长出垂直农业的未来。

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