作物生长模型+AI技术，定义智慧农业新范式

随着ChatGPT的横空出世，人工智能（Artificial Intelligence，缩写为AI）又迎来新一波发展热潮，为各行各业加速赋能。人工智能和农业，能擦出怎样的火花？许多人期待着，也在努力着。

来自上海交通大学农业与生物学院的常丽英副教授，多年来带领科研团队从事农业作物生长模型和AI技术的相关研究。在国家和上海市相关部门的资助下，该团队的研究成果，经过不同应用场景下进行优化、训练和精度提升后，已顺利实现了首次示范和应用。

作物生长模型+AI技术=农业大脑

在上海绿立方农业发展有限公司生产基地的温室大棚内，藏着一颗农业大脑，能实时监测生菜的生长情况，实现生菜生长过程中肥料“缺多少补多少”的智能管控。在这个过程中，甚至不需要管理者掏出手机点一点，只要有无线网络，这颗农业大脑就能顺畅、精准运行和管理。

据常丽英介绍，研究团队在温室内搭建了2套环境传感器和8套图像采集设备。环境传感器每5分钟采集一次数据，8个摄像头每10分钟获取生菜植株图像，上传至云平台。随后，AI算法会基于作物生长模型，对采集的数据和图像进行处理与解析，实时诊断生菜的肥料丰缺及生物量变化情况，形成决策指令，通过无线网络传输至施肥机，调节营养液浓度和施肥量，全过程用时不到10秒。

目前，绿立方生产基地有5000平方米的生菜种植装上了生菜智慧农业系统。通过精准用肥，减少了35%的常规肥料用量，肥料利用效率提高52%，在产量不变的情况下，每亩每月可节省成本52元。同时，合理用肥减少了生菜中的硝酸盐积累，生菜品质也得到提升。“我们希望可以培育出高产优质的蔬菜，打造精品。”常丽英说，基地现在每年可收获10～12茬生菜，并在盒马鲜生、三江购物等平台销售。

十年研究终结果

“这实际上是一个多学科交叉的项目，是计算机编程、工程和物联网、大数据等技术的集成应用。”去年9月，在上海市科技兴农项目的支持下，常丽英团队终于将数十年的研究成果转化到实际生产中。

从学校实验室到生产基地，这一套技术经历了和研究阶段截然不同的挑战。“我们先后开展了软件开发设计、硬件设备调试等一系列工作，并根据具体应用场景对作物生长模型进行不断地优化、训练。”经过数月反复的沟通和调试，才顺利在基地实现应用。

当前，人工智能发展迅速，无疑是当下最受瞩目的新兴产业。这项技术看似生逢其时，但实际上，关于核心技术的研究早在十多年前就开始了。

作物生长模型是该项目的核心技术之一，能够对农作物复杂的生长环境和动态的生长过程进行定量，并用数学公式加以描述。“通过作物生长模型，可以更好掌握作物的生长规律，预测作物产量和品质。”

世界上本就没有相同的两片树叶，每一棵生菜的生长，也有肉眼无法鉴别的差异。要总结一套生长模型，需要采集不计其数的图像和数据并进行分析和总结，难度之大可以想象。

常丽英在博士研究生期间便着手作物生长模型的研究，而当时，她对研究成果何去何从并无太多设想，只是日复一日地采集和分析数据，慢慢建立起一套准确的模型。好在她和团队坚持了下来，熬过数十年的枯燥和艰辛，终于换来让人工智能技术重新定义智慧农业的机会。

未来，常丽英团队将让这项技术在更多蔬菜基地落地，提升相关技术在多场景下应用的精确度和普适性，形成可复制推广的本土化技术体系。