AI菜

陳國釗

2022年5月，北京理工大學集成電路與電子學院電子信息工程專業的同學們，把實驗室變成了“菜田”。通過智能控制系統，他們實現了蔬菜培育全程自動化，并種出了多種新鮮可口的“科技蔬菜”，為老師和同學們送去特別的“北理工味道”。

打造“完美”生長環境

柔和的光線下，我眼前這臺名叫“零碳智能植物生長機”的機器里，已是綠意滿滿。此刻，實驗室的小伙伴們正“大肆”從層層疊放的“菜田”里采摘最新鮮的蔬菜，并用它們做成了蔬菜沙拉，分給老師和同學品嘗。吃著可口的菜肴，大家既驚喜又驚嘆，“科技蔬菜”的味道還真不錯呢！

自新冠疫情暴發后的3年里，我國一些地方曾短暫出現因突發疫情帶來的市場運力不足的情況，而由此產生的“搶菜難”更給居民生活帶來諸多不便。身為理工科學子，我們想利用專業所學，將科研創新落在實處，解百姓之所急。

經過調研，我們發現目前傳統的植物生長機僅有簡單的上下水功能，自動化程度比較低。而我所在的北理工電工電子教學實驗中心，多年來一直深耕智能圖像處理領域，于是，一個大膽的想法產生了，能否將AI圖像識別技術應用于植物生長機？只要能賦予其檢測病蟲害、監測作物生長等功能，并結合物聯網技術，將植物生長機與手機APP連接，理應能建立一套完整的智能生長系統，從而降低蔬菜種植難度。

說干就干！結合專業知識，我們通過完備的嵌入式控制系統，通過多種傳感器進行信息收集和整合，實時監測和調控植物生長機環境中的溫度、濕度、空氣質量、光照等，為蔬菜生長打造了一個“完美”的生長環境。

“光配方”

在這臺智能生長機里，我們放置了4排種植架，每排種植架上設有24個槽位。再將菜苗根部固定在海綿里，塞進生長機的槽位里。每個槽位下都有連通管道，可以定時循環灌溉，為蔬菜生長提供水和營養物質，從而實現自主栽培。

眾所周知，植物生長離不開光合作用，實驗室的“菜田”上，我們通過由多光質組合成的植物LED節能光源為蔬菜提供充足的“日光”。在這種“日光”下，通過不同光質組合和光強、光周期的調控，我們定制出養菜的“光配方”，以達到自動調節適合蔬菜生長的光照強度和波長。

經過實驗，我們驚喜地發現通常60天才可成熟的蔬菜，在智能生長機上只需40天就能收獲。可見，它能滿足蔬菜全生育期對光合作用的需要。而且，我們這款智能生長機不受季節、環境等外界因素的影響，能夠實現全年無間斷種植，收獲“源源不斷”的綠色蔬菜。

火眼金睛

AI種菜會遭遇蟲害嗎？答案是“也會”。但通過一塊搭載了團隊成員開發的，具有AI圖像識別功能的攝像頭模塊，我們能時刻“緊盯”菜葉的生長情況。它不但能對一種蔬菜的不同生長階段進行準確分類，還能對形態相似的多種蔬菜類別進行準確分類。就連菜葉上出現任何一點病斑、蟲眼或其他細小信息，都通通逃不過它的火眼金睛。

純綠色蔬菜

為積極響應國家“碳達峰、碳中和”的目標，我們將綠色理念貫穿到了整個研發的過程中。我們采用太陽能為種植機提供電力，還配備蓄電池以確保陰天也能穩定供電，實現零碳的能量供給。

不僅如此，我們的蔬菜還從未使用過農藥，是絕對的純天然，綠色無公害蔬菜。為實現這個目標，我們做了不少功課，因為沒有蔬菜培育的相關實驗經歷，我們就向材料學院專門研究蔬菜營養液的指導老師求教，在老師的幫助下，我們自主研發了安全配置的營養液。在使用生長機培養蔬菜的全過程中，我們通過監控營養液的水位、水溫、電導率，智能控制水泵啟停，實現了營養液的精細添加。滿足了植物不同生長時期的營養需求，為植物提供穩定可靠、無污染、無農藥的水培環境，保證了作物的健康綠色。

經過一番努力，我們成功培育了綠奶油、紅奶油、紅生菜和格林等多個品種的蔬菜。至今已先后在生長機上收獲了五六輪新鮮蔬菜。

都市農場理想

目前，我國蔬菜供應主要通過集中發散的方式，即由各產地先運輸至全國的批發市場，然后下發到各地批發市場，再進入各大商超，最終進入我們的餐桌。如此一來，蔬菜在運輸過程中必將產生溢價與損耗等情況，于是，我們對智能植物生長機的下一步試點作出了規劃，后續我們將定制小型化種植機，以滿足家庭的日常生活供應，還可建立用戶間自發進行的蔬菜交換生態。

此外，我們也考慮給植物生長機增加配套小程序，并添加一些趣味性功能。如記錄完整的植物生長周期，并在種植完成后自動剪輯生成植物生長視頻，或是添加植物種植成就系統。這項技術可用于學校合作，增加到中小學生的實踐勞動課中，起到寓教于樂的作用。

責任編輯：刁雅琴