AI種蘑菇 “智慧房”里長出“金疙瘩”

山東外貿(mào)職業(yè)學(xué)院“00后”創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)用AI和大數(shù)據(jù)重新定義菌菇種植方式

清晨6點(diǎn)，山東外貿(mào)職業(yè)學(xué)院信息工程系大二學(xué)生尹振娟已通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看完20個(gè)實(shí)驗(yàn)“智慧菇房”的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，她輕點(diǎn)屏幕調(diào)整數(shù)據(jù)參數(shù)，菌菇箱內(nèi)的溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度隨即自動優(yōu)化，這一幕正是這位“00后數(shù)字新農(nóng)人”的日常。“種地變得像打理手機(jī)農(nóng)場游戲一樣簡單。”她笑著稱。

記者近日來到山東外貿(mào)職業(yè)學(xué)院，一組閃爍著數(shù)據(jù)光芒的智慧菌菇箱格外引人注目。箱內(nèi)，平菇正沿著智能化菌棒蓬勃生長，而箱體外側(cè)的顯示屏上，溫度、濕度、二氧化碳濃度等20項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跳動。由9名“00后”大學(xué)生組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，正以“AI 算法+大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)”為畫筆，在都市農(nóng)耕的畫布上勾勒出全新圖景。從校企合作的孵化項(xiàng)目到注冊公司的創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，他們用智慧打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與信息技術(shù)的壁壘，讓“數(shù)字新農(nóng)人”的夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

解決傳統(tǒng)蘑菇種植痛點(diǎn)

2023年，山東外貿(mào)職業(yè)學(xué)院信息工程系與當(dāng)?shù)馗咝录夹g(shù)企業(yè)達(dá)成“智慧農(nóng)創(chuàng)”培育計(jì)劃，一項(xiàng)聚焦智慧菌菇箱的校企合作項(xiàng)目正式啟動。當(dāng)時(shí)還在讀大一的尹振娟，瞄準(zhǔn)城市空間高效種植的痛點(diǎn)，在校企合作平臺專項(xiàng)資金與技術(shù)資源支持下，成立創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。“現(xiàn)在人們對食物新鮮度、安全健康方面要求越來越高，想要自己種菜，但在寸土寸金的都市擁有自己的一方農(nóng)田更是奢侈，且缺乏專業(yè)農(nóng)學(xué)知識的普通市民總被復(fù)雜的農(nóng)田養(yǎng)護(hù)流程勸退。”作為項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，尹振娟回憶起團(tuán)隊(duì)創(chuàng)業(yè)初衷。

尹振娟學(xué)習(xí)的是動漫專業(yè)。雖然所學(xué)專業(yè)與菌菇種植完全不搭邊，但是家里人一直從事蘑菇種植，所以她對菌菇種植也有著一定了解。“我老家就有蘑菇基地，家里人包括周圍親戚很多都種蘑菇，所以我從小對這方面還是比較了解的。”尹振娟表示，“老家的親戚都是采用傳統(tǒng)大棚種植蘑菇，這種方式人力成本高、管理效率低，我想通過技術(shù)改變這種現(xiàn)狀。”她的話語道出了團(tuán)隊(duì)的共同愿景。

實(shí)現(xiàn)全程無農(nóng)藥種植管理

實(shí)驗(yàn)“智慧菇房”箱體搭載的16個(gè)傳感器實(shí)時(shí)采集20項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)，配合頂部可360度旋轉(zhuǎn)的高清攝像頭，能精準(zhǔn)識別菌絲生長狀態(tài)。

在技術(shù)研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了“數(shù)據(jù)采集—模型訓(xùn)練—系統(tǒng)優(yōu)化”的完整閉環(huán)。據(jù)尹振娟介紹，項(xiàng)目基于企業(yè)原有的參數(shù)庫，通過海量數(shù)據(jù)采集和AI訓(xùn)練，對菌菇箱的環(huán)境控制進(jìn)行優(yōu)化。他們每天定時(shí)采集數(shù)據(jù)，包括每10分鐘一次的溫度、濕度、二氧化碳濃度，以及對應(yīng)時(shí)段的菌菇生長照片。這些數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)記后輸入網(wǎng)絡(luò)，讓AI自主學(xué)習(xí)最佳環(huán)境參數(shù)。

然而，任何新技術(shù)的推廣都不會一帆風(fēng)順。在智慧菌菇箱的研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)也遇到了不少挑戰(zhàn)。其中，溫控難題尤為突出。“由于系統(tǒng)還在訓(xùn)練過程中，溫控方面還不夠完善。尤其是第一批菌菇，品相的一致性和穩(wěn)定性上還有待提高。”尹振娟坦言。為了攻克這一難題，團(tuán)隊(duì)不斷調(diào)整溫控策略，通過大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練長勢預(yù)測模型。“如果長勢不好，我們就調(diào)整溫度，找到最優(yōu)溫度。”尹振娟說。

“傳統(tǒng)種植依賴菇農(nóng)的經(jīng)驗(yàn)判斷，是需要人工進(jìn)行溫度、濕度的調(diào)節(jié)，可能每兩三個(gè)小時(shí)就得去現(xiàn)場看看。但是有了智慧菌菇箱，我們可以節(jié)省掉這部分的人力成本，系統(tǒng)自動根據(jù)菌菇的長勢進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。AI技術(shù)成熟后，菌菇種植就變得更加方便了，同時(shí)也節(jié)省了人工。”來自軟件技術(shù)專業(yè)的團(tuán)隊(duì)技術(shù)骨干唐新昊說，“我們的AI系統(tǒng)已學(xué)習(xí)超10萬組生長數(shù)據(jù)，當(dāng)前系統(tǒng)迭代速度是每兩周一次，提高菌菇生產(chǎn)優(yōu)品率正是優(yōu)化算法的關(guān)鍵。系統(tǒng)能提前3天預(yù)測病蟲害，準(zhǔn)確率達(dá)92%，真正實(shí)現(xiàn)全程無農(nóng)藥種植管理。”

“目前我們所使用的高精度AI環(huán)境控制系統(tǒng)，可以將溫度波動控制在±0.5℃以內(nèi)，濕度精度提升至95%，設(shè)備已實(shí)現(xiàn)99.3%的無人化操作率。”尹振娟表示，這些數(shù)據(jù)標(biāo)志著智慧種植系統(tǒng)已經(jīng)愈加完善。

智慧菌菇產(chǎn)量高味道鮮

記者了解到，目前項(xiàng)目吸引了9名不同專業(yè)的學(xué)生加入，形成了跨學(xué)科創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)。“當(dāng)時(shí)對這個(gè)項(xiàng)目很感興趣，抱著學(xué)習(xí)技術(shù)的心態(tài)參與進(jìn)來。”今年讀大一的燕芃堡說，“我覺得通過AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)，未來我們國家農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)水平將會明顯提升，更多農(nóng)民可以通過智慧手段進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品種植，減少人工成本。”同樣讀大一的孫烽耀則主要負(fù)責(zé)記錄每天蘑菇的長勢。“我們建立了一個(gè)微信群，里面都是學(xué)校的教職工、學(xué)生，以及周邊社區(qū)和人才公寓的居民。大家知道我們的項(xiàng)目后，都很感興趣，尤其是曾購買過我們種出的第一批蘑菇的人。”孫烽耀說，“我每天都會在群里更新菌菇的長勢情況，我還特意拍視頻制作‘菌菇生長日記’。”孫烽耀表示，參與這個(gè)項(xiàng)目后，感覺業(yè)余時(shí)間變得更加充實(shí)，以前對種蘑菇完全沒概念，了解到蘑菇的生長過程后覺得特別有意思。

“菌菇箱里種出來的蘑菇主打的就是新鮮、健康、產(chǎn)量高。”尹振娟介紹，智慧菌菇箱目前正在進(jìn)行第二批平菇種植，延續(xù)了首批種植的良好態(tài)勢。一批菌棒可產(chǎn)出兩茬，每茬生長周期僅需6—7天，生長效率極高。值得一提的是，菌菇箱采用垂直化、集約化種植方式，種植效率驚人，一個(gè)箱子的產(chǎn)量相當(dāng)于5畝地，徹底打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對土地的依賴。“一個(gè)菌棒一茬產(chǎn)量為7—8兩，滿箱狀態(tài)下，一批能收獲1800—2000斤蘑菇。”第一批平菇產(chǎn)出時(shí)，團(tuán)隊(duì)特意贈送給教職工和學(xué)校食堂，收獲廣泛好評。“大家都說我們的平菇比市面上的更干爽。由于整個(gè)種植過程不使用農(nóng)藥，依靠精準(zhǔn)的溫度、濕度控制生長，讓平菇的味道格外鮮美。”尹振娟笑著說。

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“智慧菇房”搬進(jìn)商場社區(qū)

據(jù)了解，目前團(tuán)隊(duì)正積極推進(jìn)項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化，已著手注冊公司。尹振娟表示，后續(xù)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在完善系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，持續(xù)更新硬件、創(chuàng)新菌種，探索功能性菌菇培育。未來，團(tuán)隊(duì)還設(shè)想在高端小區(qū)投放菌菇箱，由團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)程提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)社區(qū)居民從采摘到收貨僅需兩小時(shí)的新鮮體驗(yàn)。

如今，這群平均年齡21歲的年輕人，已將目光投向更深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)重構(gòu)——基于AIoT技術(shù)與共享經(jīng)濟(jì)理念，通過智能裝備租賃與云端托管服務(wù)，實(shí)現(xiàn)食用菌種植走進(jìn)城市千家萬戶的“輕資產(chǎn)化+專業(yè)化運(yùn)營”轉(zhuǎn)型。如今這些“智慧菇房”已經(jīng)入駐3座商場屋頂、2個(gè)高端社區(qū)及1個(gè)工業(yè)園區(qū)，通過校企合作模式在城市掀起“立體化種菇革命”。

“在項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)校給予了全方位支持，無論是資源對接還是技術(shù)層面的軟硬件和師資力量，都全力配合。未來，我希望可以將智慧菌菇箱引進(jìn)到我的家鄉(xiāng)，讓家人們在從事菌菇種植方面能更加方便。”尹振娟說。

從校企合作的孵化項(xiàng)目到即將落地的校中企業(yè)，這支“00后”團(tuán)隊(duì)正以智慧菌菇箱為起點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)創(chuàng)新的道路上穩(wěn)步前行，為科技賦能農(nóng)業(yè)寫下生動注腳。當(dāng)AI算法遇見菌菇生長，當(dāng)數(shù)字技術(shù)融入田間地頭，屬于“數(shù)字新農(nóng)人”的未來破土而出。（青島早報(bào)/觀海新聞記者 劉文超 攝影報(bào)道）