AI菜

陈国钊

2022年5月，北京理工大学集成电路与电子学院电子信息工程专业的同学们，把实验室变成了“菜田”。通过智能控制系统，他们实现了蔬菜培育全程自动化，并种出了多种新鲜可口的“科技蔬菜”，为老师和同学们送去特别的“北理工味道”。

打造“完美”生长环境

柔和的光线下，我眼前这台名叫“零碳智能植物生长机”的机器里，已是绿意满满。此刻，实验室的小伙伴们正“大肆”从层层叠放的“菜田”里采摘最新鲜的蔬菜，并用它们做成了蔬菜沙拉，分给老师和同学品尝。吃着可口的菜肴，大家既惊喜又惊叹，“科技蔬菜”的味道还真不错呢！

自新冠疫情暴发后的3年里，我国一些地方曾短暂出现因突发疫情带来的市场运力不足的情况，而由此产生的“抢菜难”更给居民生活带来诸多不便。身为理工科学子，我们想利用专业所学，将科研创新落在实处，解百姓之所急。

经过调研，我们发现目前传统的植物生长机仅有简单的上下水功能，自动化程度比较低。而我所在的北理工电工电子教学实验中心，多年来一直深耕智能图像处理领域，于是，一个大胆的想法产生了，能否将AI图像识别技术应用于植物生长机？只要能赋予其检测病虫害、监测作物生长等功能，并结合物联网技术，将植物生长机与手机APP连接，理应能建立一套完整的智能生长系统，从而降低蔬菜种植难度。

说干就干！结合专业知识，我们通过完备的嵌入式控制系统，通过多种传感器进行信息收集和整合，实时监测和调控植物生长机环境中的温度、湿度、空气质量、光照等，为蔬菜生长打造了一个“完美”的生长环境。

“光配方”

在这台智能生長机里，我们放置了4排种植架，每排种植架上设有24个槽位。再将菜苗根部固定在海绵里，塞进生长机的槽位里。每个槽位下都有连通管道，可以定时循环灌溉，为蔬菜生长提供水和营养物质，从而实现自主栽培。

众所周知，植物生长离不开光合作用，实验室的“菜田”上，我们通过由多光质组合成的植物LED节能光源为蔬菜提供充足的“日光”。在这种“日光”下，通过不同光质组合和光强、光周期的调控，我们定制出养菜的“光配方”，以达到自动调节适合蔬菜生长的光照强度和波长。

经过实验，我们惊喜地发现通常60天才可成熟的蔬菜，在智能生长机上只需40天就能收获。可见，它能满足蔬菜全生育期对光合作用的需要。而且，我们这款智能生长机不受季节、环境等外界因素的影响，能够实现全年无间断种植，收获“源源不断”的绿色蔬菜。

火眼金睛

AI种菜会遭遇虫害吗？答案是“也会”。但通过一块搭载了团队成员开发的，具有AI图像识别功能的摄像头模块，我们能时刻“紧盯”菜叶的生长情况。它不但能对一种蔬菜的不同生长阶段进行准确分类，还能对形态相似的多种蔬菜类别进行准确分类。就连菜叶上出现任何一点病斑、虫眼或其他细小信息，都通通逃不过它的火眼金睛。

纯绿色蔬菜

为积极响应国家“碳达峰、碳中和”的目标，我们将绿色理念贯穿到了整个研发的过程中。我们采用太阳能为种植机提供电力，还配备蓄电池以确保阴天也能稳定供电，实现零碳的能量供给。

不仅如此，我们的蔬菜还从未使用过农药，是绝对的纯天然，绿色无公害蔬菜。为实现这个目标，我们做了不少功课，因为没有蔬菜培育的相关实验经历，我们就向材料学院专门研究蔬菜营养液的指导老师求教，在老师的帮助下，我们自主研发了安全配置的营养液。在使用生长机培养蔬菜的全过程中，我们通过监控营养液的水位、水温、电导率，智能控制水泵启停，实现了营养液的精细添加。满足了植物不同生长时期的营养需求，为植物提供稳定可靠、无污染、无农药的水培环境，保证了作物的健康绿色。

经过一番努力，我们成功培育了绿奶油、红奶油、红生菜和格林等多个品种的蔬菜。至今已先后在生长机上收获了五六轮新鲜蔬菜。

都市农场理想

目前，我国蔬菜供应主要通过集中发散的方式，即由各产地先运输至全国的批发市场，然后下发到各地批发市场，再进入各大商超，最终进入我们的餐桌。如此一来，蔬菜在运输过程中必将产生溢价与损耗等情况，于是，我们对智能植物生长机的下一步试点作出了规划，后续我们将定制小型化种植机，以满足家庭的日常生活供应，还可建立用户间自发进行的蔬菜交换生态。

此外，我们也考虑给植物生长机增加配套小程序，并添加一些趣味性功能。如记录完整的植物生长周期，并在种植完成后自动剪辑生成植物生长视频，或是添加植物种植成就系统。这项技术可用于学校合作，增加到中小学生的实践劳动课中，起到寓教于乐的作用。

责任编辑：刁雅琴