從荷蘭回到張家口種樹莓，他想用AI無(wú)人種植改變中國(guó)農(nóng)業(yè) – 鈦媒體影像《在線》
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4年前從荷蘭瓦赫寧根大學(xué)回國(guó)，郝亦成直接到了張家口的一個(gè)山溝里做樹莓種植園，女朋友休年假?gòu)?000公里外趕過來(lái)看他，也陪著他一起搭棚子、澆水。
團(tuán)隊(duì)最窮的時(shí)候，連給車加油的錢都沒有。
從0開始，他和團(tuán)隊(duì)在這個(gè)不適合做農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地方搭建了一整套基于AI的溫室硬件和無(wú)人種植系統(tǒng)，為自己心目中“復(fù)制農(nóng)業(yè)”技術(shù)的成熟奠定了基礎(chǔ)。
鈦媒體影像《在線》第110期在2020年夏天在張家口實(shí)地探訪了這個(gè)“神奇”的種植園，半年過去，他們已經(jīng)開始在云南復(fù)制第二個(gè)種植園。
農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力斷層，他想到了“無(wú)人種植”
2020年7月31日，張家口市萬(wàn)全區(qū)李杏莊村，郝亦成團(tuán)隊(duì)的溫室樹莓基地。這是中國(guó)北方特有的大棚，中國(guó)40%的設(shè)施蔬菜是由這種棚體貢獻(xiàn)。
郝亦成團(tuán)隊(duì)的溫室樹莓基地位于張家口市萬(wàn)全區(qū)李杏莊村，距離張家口市區(qū)半小時(shí)車程。
基地2019年7月開始建設(shè)，占地1300畝，投資8500萬(wàn)，前期110畝12個(gè)大棚已投入使用。
樹莓別名“山拋?zhàn)印保?guī)?；N植難度高，目前已馴化且有商業(yè)價(jià)值的品種都來(lái)自國(guó)外。在歐美市場(chǎng)，樹莓有長(zhǎng)期穩(wěn)定的銷量，目前在中國(guó)還比較稀少。
“我們年畝產(chǎn)可以到3000公斤。”郝亦成對(duì)鈦媒體《在線》介紹，樹莓市場(chǎng)價(jià)可以達(dá)到每公斤200～300元。
7月31日，郝亦成在樹莓溫室大棚。（攝影/孫林徽）
郝亦成是湖南人，29歲，本科畢業(yè)于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、研究生畢業(yè)于荷蘭瓦赫寧根大學(xué)。
荷蘭是全球第二大農(nóng)業(yè)出口國(guó)、農(nóng)業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家之一；瓦赫寧根是全球農(nóng)業(yè)方向最頂尖的研究型大學(xué)。
留學(xué)期間，郝亦成曾在溫室巨頭普瑞瓦工作7個(gè)月，并在那里完成了畢業(yè)論文，2016年他放棄普瑞瓦的高薪工作回國(guó)，來(lái)到張家口創(chuàng)業(yè)做樹莓種植園。
然而，種樹莓、賣樹莓并不是他的目標(biāo)，他的終極目標(biāo)是通過“無(wú)人決策”實(shí)現(xiàn)“農(nóng)業(yè)復(fù)制”，變革中國(guó)農(nóng)業(yè)。
中國(guó)中小種植戶多以家庭為單位，他們沒有系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，技術(shù)水平也參差不齊，在生產(chǎn)中主要依靠經(jīng)驗(yàn)做決策，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn) “看天吃飯”的局面。
“中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很大問題是人的問題?！焙乱喑蓪?duì)鈦媒體《在線》分析，比如一個(gè)農(nóng)民遇到減產(chǎn)，他自己很難采用技術(shù)手段解決，往往想到的辦法就是加肥料。
“實(shí)際上我們氮肥浪費(fèi)率全世界第一，用肥超標(biāo)很常見，我們不是肥料用得太少，而是用得不夠精細(xì)，這就是人的決策所帶來(lái)的困擾。”
郝亦成的解決路徑是“復(fù)制農(nóng)業(yè)”，他認(rèn)為這樣才能實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)出，讓中小種植戶擺脫“看天吃飯”的局限“旱澇保收”。
中國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)地理、氣候環(huán)境差異巨大，要做到農(nóng)業(yè)的復(fù)制，先要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，就必須排除生產(chǎn)決策中的人為因素，將人的決策權(quán)移交到AI手中，也就是實(shí)現(xiàn)“無(wú)人決策”，也叫“無(wú)人種植”。
7月31日，基地集裝箱休息室，參加采收和維保的農(nóng)民在開會(huì)，他們都來(lái)自附近村莊。
郝亦成認(rèn)為，從農(nóng)業(yè)安全的角度，“無(wú)人種植”的“復(fù)制農(nóng)業(yè)”是農(nóng)業(yè)的未來(lái)。
據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2017年數(shù)據(jù)，我國(guó)一線農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力平均年齡 53 歲，其中 60 歲以上的勞動(dòng)力占到了25%。
“這個(gè)事情很危險(xiǎn)，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力斷層，這些農(nóng)民的消失不會(huì)循序漸進(jìn)，而是一瞬間就沒了，如何繼續(xù)滿足中國(guó)人日益增長(zhǎng)的龐大需求，是個(gè)嚴(yán)峻問題?！?/p>
“農(nóng)業(yè)科技公司存在的意義，就是延緩農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力真空期的到來(lái)，或者說能夠迅速填補(bǔ)這種真空，依靠技術(shù)維持甚至提高產(chǎn)量和產(chǎn)能。”
郝亦成將所有的設(shè)想在李杏莊村這個(gè)溫室樹莓基地落地，采用了團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的全套硬件（AI日光溫室）和AI決策系統(tǒng)（生產(chǎn)算法系統(tǒng)）。
7月31日，基地冷庫(kù)內(nèi)，采摘入庫(kù)的樹莓。
為什么選樹莓？因?yàn)闃漭亲铍y種植的經(jīng)濟(jì)作物之一，如果能夠攻克它的規(guī)模化種植復(fù)制，就可以將這項(xiàng)AI技術(shù)下探到更廣泛的作物上。
樹莓的種植難度體現(xiàn)在水肥管理和環(huán)境控制上：它根系淺，對(duì)水肥需求非常精確；夏季高溫高濕，要用大量手段對(duì)環(huán)境做干涉；冬季要進(jìn)行反季生產(chǎn)。
樹莓貨架時(shí)間非常短，從采摘到進(jìn)入冷庫(kù)再到貨架，整個(gè)周期大約7天，不然就會(huì)失去經(jīng)濟(jì)價(jià)值，這對(duì)全鏈的商業(yè)化也提出了高要求。
郝亦成介紹，樹莓售價(jià)高，選擇樹莓可以在一定程度上緩解前期科技投入帶來(lái)的影響：4個(gè)月從苗子到掛果，年畝產(chǎn)3000公斤、產(chǎn)值超過20萬(wàn)人民幣。
決策都是機(jī)器做的，1個(gè)農(nóng)民可以管10個(gè)棚
大棚內(nèi)的核心電控模塊，左上角是獨(dú)立控制模塊，它可以組網(wǎng)和拓展，還可以手動(dòng)控制。
控制模塊可以控制大棚里所有可以動(dòng)的機(jī)構(gòu)：上下風(fēng)口、二氧化碳、除濕設(shè)備、水肥、高壓噴霧、LED燈、風(fēng)機(jī)等。
控制模塊設(shè)計(jì)圖。
這個(gè)模塊可以兼容多種通訊方式，部署靈活動(dòng)高，不管是30米長(zhǎng)的棚還是300米長(zhǎng)的棚都可以部署，既可以單體部署，也可以通過組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全局管控。
郝亦成團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的主動(dòng)通風(fēng)式傳感器，它可以不受外界環(huán)境干擾進(jìn)行采集，每秒鐘都有數(shù)據(jù)上傳。
這個(gè)傳感器是一個(gè)“迷你氣象站”，可以同時(shí)采集總輻射和光合有效輻射（植物可以使用的700～400納米波段部分的光），還集成了溫度濕度、二氧化碳、土壤濕度、土壤含鹽量等參數(shù)的采集。
“國(guó)內(nèi)沒有能夠?qū)?biāo)的精品，這是我比較得意的產(chǎn)品?！焙乱喑山榻B，傳感器是團(tuán)隊(duì)的強(qiáng)項(xiàng)，他在荷蘭有一家公司專門做傳感器研發(fā)。
無(wú)土栽培的樹莓苗，每個(gè)種植噴只有7升。
“基地的樹莓全部采用基質(zhì)栽培，基質(zhì)可以避免土傳病害，關(guān)鍵是種植的可復(fù)制性強(qiáng)。”郝亦成對(duì)鈦媒體《在線》介紹。
基質(zhì)是椰糠，也就是打碎的椰子殼，這是“全世界最好的種植介質(zhì)”，因?yàn)樗羌冇袡C(jī)的，內(nèi)部空氣流通很好。
基質(zhì)進(jìn)口價(jià)格300美元一噸，大棚每畝每年基質(zhì)成本1000元，這比土壤種植“更實(shí)惠”：如果做土壤改良，每畝可以花到3000元以上。
棚頂高壓噴霧系統(tǒng)噴出的水汽彌漫在大棚里。
每年3～6月，張家口都處于高溫低濕狀態(tài)，高溫低濕會(huì)使植物處于低濕度脅迫下，生長(zhǎng)減緩，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)灼燒，這需要隊(duì)環(huán)境進(jìn)行人工干涉。
“大棚的空氣濕度我們希望控制在60~70%左右，像我們長(zhǎng)沙一般是80%左右，張家口的室外一般10%左右、室內(nèi)一般是在30%。”
大棚安裝的高壓噴霧系統(tǒng)通過傳感器連接AI系統(tǒng)，與其他控制單元聯(lián)動(dòng)，通過實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)來(lái)工作，將大棚溫濕度控制在合理范圍。
自主設(shè)計(jì)的水肥機(jī)。
這臺(tái)水肥機(jī)是一個(gè)半主動(dòng)的施肥系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)時(shí)土壤濕度和Ec值調(diào)節(jié)水肥流量。
樹莓對(duì)水和Ec（土壤含鹽量）的需求非常精確，集采無(wú)土栽培使用的7升種植盆“沒有任何緩沖能力”，這要求對(duì)樹莓一天內(nèi)做多次的脈沖式灌溉，這樣的灌溉方式使用傳統(tǒng)的特定流量灌溉手段是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
這款水肥機(jī)可以同時(shí)適配幾平米到幾十畝的種植面積，郝亦成對(duì)鈦媒體《在線》介紹，他們從開始設(shè)計(jì)，就是針對(duì)中國(guó)國(guó)情下中小規(guī)模家庭生產(chǎn)模式、碎片化管理。
行業(yè)內(nèi)，頭部公司的生產(chǎn)方案大都面對(duì)集約控制，目標(biāo)是控制5公頃、10公頃甚至上千畝種植范圍。
“這些系統(tǒng)做得很大，設(shè)備做得很大，當(dāng)然也很貴，沒辦法給中小種植戶使用，我們的概念完全相反，全部是適應(yīng)中國(guó)的國(guó)情，進(jìn)行碎片化的管理。”
PC端的系統(tǒng)后臺(tái)，實(shí)時(shí)顯示的大棚各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)。
AI溫室的整套硬件背后，是AI決策系統(tǒng)：通過傳感器采集數(shù)據(jù)，決策系統(tǒng)可以同時(shí)聯(lián)動(dòng)多個(gè)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的“無(wú)人決策”來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境。
這是一個(gè)可以實(shí)時(shí)編程的系統(tǒng)，系統(tǒng)有一定的自我學(xué)習(xí)能力，可以針對(duì)不同作物、部署在不同環(huán)境。
種植所需的所有動(dòng)作和目標(biāo)值都由系統(tǒng)決定，系統(tǒng)根據(jù)積溫積光來(lái)決定當(dāng)天的灌溉量、設(shè)定最高、最低溫以及其他參數(shù)，“科學(xué)自覺地設(shè)定環(huán)境”，取代人的決策。
“我們不是像傳統(tǒng)自動(dòng)種植那樣設(shè)定時(shí)間和灌溉量，用那種很機(jī)械的開關(guān)式操作來(lái)實(shí)現(xiàn)所謂的‘自動(dòng)化’。”
郝亦成介紹，該AI系統(tǒng)的復(fù)雜性在于輸入量很多，難點(diǎn)在于對(duì)于多個(gè)機(jī)構(gòu)參數(shù)的聯(lián)合調(diào)動(dòng)，系統(tǒng)要對(duì)每個(gè)參數(shù)對(duì)棚體造成的影響非常了解。
“每個(gè)動(dòng)作都是連鎖的，要求系統(tǒng)將硬件調(diào)度變得很智能，不能出現(xiàn)相違背的情況：比如一邊使勁噴霧，另一邊風(fēng)口又使勁敞開，這種情況就會(huì)出現(xiàn)資源浪費(fèi)。”
郝亦成對(duì)鈦媒體《在線》介紹，目前大棚有上風(fēng)口、下風(fēng)口、水肥機(jī)、噴霧、LED燈5個(gè)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，最多的情況下，系統(tǒng)同時(shí)可以容納27個(gè)機(jī)構(gòu)同時(shí)聯(lián)動(dòng)。
每個(gè)機(jī)構(gòu)的參數(shù)都是一個(gè)腳本：噴淋腳本、噴霧腳本、風(fēng)機(jī)腳本、水肥機(jī)腳本；多機(jī)構(gòu)參數(shù)耦合也可以形成“種植腳本”：比如樹莓種植全流程腳本。
在AI系統(tǒng)中將同一種作物的參數(shù)通過一定生產(chǎn)周期確定下來(lái)形成具體的種植腳本，就可以無(wú)限應(yīng)用于不同環(huán)境中同樣作物的生產(chǎn)，這是郝亦成夢(mèng)想中的“復(fù)制農(nóng)業(yè)”。
7月30日，張家口市區(qū)，郝亦成和團(tuán)隊(duì)工程師（左）在討論工作。
這個(gè)AI系統(tǒng)，郝亦成團(tuán)隊(duì)開發(fā)了2年時(shí)間，2019年上線后已測(cè)試一年。
這是一個(gè)開源系統(tǒng)，郝亦成希望能吸引全世界優(yōu)秀的種植戶使用他們的硬件在平臺(tái)上產(chǎn)生各類“種植腳本”，供全世界種植園、農(nóng)場(chǎng)、溫室、農(nóng)戶下載使用。
目前，瓦赫寧根大學(xué)已和郝亦成團(tuán)隊(duì)達(dá)成合作，該大學(xué)的專家將使用郝亦成團(tuán)隊(duì)的硬件來(lái)撰寫相應(yīng)作物的控制模型，也就是“腳本”。
“比如你想種番茄，只要你使用的是我們整套基礎(chǔ)硬件和系統(tǒng)，你就可以下載一個(gè)荷蘭農(nóng)場(chǎng)主的番茄種植腳本，在自己的大棚運(yùn)行?！?/strong>
這是一種用科技打破知識(shí)壁壘的方式，目標(biāo)是降低農(nóng)業(yè)準(zhǔn)入門檻，使中小種植戶和想要投資農(nóng)業(yè)但缺乏經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)者可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)出。
7月31日，基地大棚里，采摘樹莓的工人。
系統(tǒng)也不是萬(wàn)能的，它可以采集環(huán)境數(shù)據(jù)做無(wú)人決策，但還無(wú)法采集病蟲害、長(zhǎng)勢(shì)數(shù)據(jù)，無(wú)法判斷采收時(shí)間，更無(wú)法采摘，這些事情，需要人工來(lái)做。
郝亦成介紹，在這個(gè)基地，目前1個(gè)普通農(nóng)民可以同時(shí)管5個(gè)棚，管理工作就是日常巡查，如果技術(shù)更成熟，1個(gè)農(nóng)民可以同時(shí)管10個(gè)棚。
大學(xué)30個(gè)同學(xué)，唯一一個(gè)還在“種地”的人
荷蘭人Stan，基地生產(chǎn)技術(shù)負(fù)責(zé)人。
Stan來(lái)自荷蘭一家“祖?zhèn)鳌钡臉漭r(nóng)業(yè)公司，家族從他爺爺那一輩開始種草莓，直到他這一代。Stan和郝亦成在荷蘭結(jié)識(shí)，之后來(lái)到張家口。
Stan曾在坦桑尼亞管理過大型種植園，種植園里有500多名黑人勞力，后來(lái)，他還在印尼等地做過種植園技術(shù)管理。
2019年12月29日，張家口，郝亦成在老基地調(diào)試水肥機(jī)。
團(tuán)隊(duì)里，除了外籍專家，還有幾位來(lái)自頭部農(nóng)業(yè)公司的技術(shù)骨干，年齡都在30歲左右。
郝亦成說，中國(guó)農(nóng)大本科30名同學(xué)，他是唯一一個(gè)還在“種地”的人。
“我們專業(yè)班級(jí)70%是農(nóng)村戶口，畢業(yè)后都想進(jìn)城，進(jìn)城對(duì)口的就是國(guó)企拖拉機(jī)廠，不進(jìn)城就去鄉(xiāng)下‘種地’。”
郝亦成說，有同學(xué)熬了幾年熬不下去，要么因?yàn)楣べY低，要么因?yàn)轱L(fēng)吹日曬實(shí)在太辛苦。郝亦成則一直在“種地”，這一切，源于他7歲之前的那段童年經(jīng)歷。
那幾年，他在湖南湘西農(nóng)村度過。家里有菜園子和池塘，爺爺常常帶著他種菜、摘果子、喂雞、捕螢火蟲、抓魚。
那種“簡(jiǎn)單的快樂”深深影響了他，在他心里種下了當(dāng)農(nóng)人的種子。
郝亦成皮膚黝黑，上高中時(shí)常被同學(xué)說“像農(nóng)民”，他并不難為情，反而引以為豪，還對(duì)同學(xué)立下人生理想：建一座莊園，種滿水果和鮮花，邀請(qǐng)同學(xué)去做客。
高考第一志愿他填報(bào)了中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，并且被順利錄取。
郝亦成在在瓦赫寧根大學(xué)期間的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
2013年本科畢業(yè)，他進(jìn)入頂級(jí)農(nóng)科大學(xué)荷蘭瓦赫寧根大學(xué)繼續(xù)深造，成為這所大學(xué)生物系統(tǒng)工程專業(yè)歷史上的第3個(gè)中國(guó)學(xué)生。
2016年研究生畢業(yè)，郝亦成放棄了普瑞瓦的工作機(jī)會(huì)，從荷蘭來(lái)到河北張家口農(nóng)村。
“很自然就發(fā)生了，完全沒有落差，其實(shí)進(jìn)農(nóng)大之前，就已經(jīng)做好了思想準(zhǔn)備，做農(nóng)業(yè)是一個(gè)長(zhǎng)期的工作，我肯定是要去風(fēng)吹日曬的。”
郝亦成對(duì)鈦媒體《在線》說，進(jìn)大學(xué)第一天他就想好，自己將來(lái)要種地，而且必須去種地。
從荷蘭回國(guó)，他帶著70萬(wàn)啟動(dòng)資金一頭扎進(jìn)張家口一個(gè)山溝，開始建種植基地。
項(xiàng)目的一位合伙人，是他在農(nóng)大的同屆校友，張家口人，從澳大利亞墨爾本大學(xué)營(yíng)銷管理專業(yè)研究生畢業(yè)，兩人在大學(xué)本科期間就曾共同創(chuàng)業(yè)。
最開始的基地選址在一個(gè)山溝，距離最近的小鎮(zhèn)車程半個(gè)小時(shí)，女朋友休年假?gòu)?000公里外來(lái)看他，也陪著他一起搭棚子、澆水。
開荒、整地、搭棚、維護(hù)、做實(shí)驗(yàn)、制作設(shè)備、搭建后臺(tái)系統(tǒng)，每一項(xiàng)都是成本。最大的困難是錢，他給自己開了3000元月薪，70萬(wàn)啟動(dòng)資金，省著花，花了2年多。
最窮的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)連油都加不起，買儀器設(shè)備更是奢望，只能厚著臉皮從大學(xué)、農(nóng)科院蹭。
借過的最貴的儀器，是用來(lái)校準(zhǔn)的輻射儀，大概2萬(wàn)塊錢。
3年時(shí)間，郝亦成試種了24個(gè)樹莓品種，還設(shè)計(jì)了自己的溫室大棚、設(shè)計(jì)制出了基地需要的控制設(shè)備。
7月30日，郝亦成在育苗棚。
2019年4月，張家口建發(fā)集團(tuán)聯(lián)系到郝亦成團(tuán)隊(duì)，雙方就基地建設(shè)展開合作。
“一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，他們到我們山里的基地參觀，看到這么多高材生拿著電腦在地里鉆，覺得很‘震撼’，說要扶我們一把?！?/p>
那以后，這個(gè)小團(tuán)隊(duì)從山里出來(lái)，開始在李杏莊村建新基地。
2020年11月初，郝亦成動(dòng)身去了云南，他們的第二個(gè)基地在昆明開始了建設(shè)。
他的目標(biāo)是10年內(nèi)在全國(guó)做100個(gè)中大型園區(qū)、上千個(gè)中小型園區(qū)，同時(shí)幫助更多散戶種植戶，讓更多人有能力使用復(fù)制農(nóng)業(yè)技術(shù)。（文/陳拯 圖/孫林徽 ）
