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隨著世界人口的增長和農(nóng)業(yè)可用土地的縮減，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展已接近瓶頸。西門子中央研究院正攜手歐洲創(chuàng)新與技術(shù)研究院(EIT)食品聯(lián)盟的科研與業(yè)界合作伙伴，共同尋找使食品生產(chǎn)更高效和可持續(xù)的解決方案。
要想前往位于慕尼黑佩拉赫的西門子大樓下的蔬菜基地，需經(jīng)過一段沒有窗戶的地下走廊。在這個“地下菜園”里，生長著蘿卜、萵苣和其它各種各樣的蔬菜。熾熱且微微發(fā)紅的LED燈光代替了陽光，也因此，人們在進入菜園時須佩戴墨鏡。與傳統(tǒng)種植不同，這里沒人播種、施肥或澆水。一切都由機器人完成。例如，機器人會使用真空吸液管收集種子，并將它們以均勻的間隔播種在一片新的菜地里。然后，它會移動到另一個位置去灌溉幼苗。每株幼苗都能獲得幾滴灌溉，完美符合它自己的生長需求。西門子的研究科學(xué)家Rudolf Sollacher說：“我們希望通過使用我們的技術(shù)，農(nóng)民僅需決定他們想種植的農(nóng)作物種類及屬性，而播種、澆水、施肥和收割等所有其它任務(wù)，都可以實現(xiàn)自動化且整個過程高效透明。在這個模型實驗室里，我們正向公司同事的和外部客戶展示未來農(nóng)業(yè)可能的樣子。”
西門子研究科學(xué)家Rudolf Sollacher在室內(nèi)農(nóng)作物栽培實驗室中。
云端的農(nóng)場主
機器人能夠分析濕度或泥土營養(yǎng)含量等實際耕種條件。測量結(jié)果將與植物我的建議進行比對。通過使用仿真模型，即種植園的“數(shù)字化雙胞胎”，我們可以通過計算得出機器人接下來的任務(wù)安排，保證每株作物都獲得保持理想生長狀態(tài)所需的養(yǎng)分和水分。
整個計算過程將使用種植園的“數(shù)字化雙胞胎”、各種算法及我知識。所有相關(guān)數(shù)據(jù)信息都會被儲存在云端，方便人們分享和重復(fù)使用?！爱斎?，我們的方法不單適用于這個特殊的種植園模型，也適用于其它任何室內(nèi)或室外搭建的種植區(qū)，”Sollacher介紹道?！搬槍Σ煌N植園或農(nóng)業(yè)區(qū)域，我們只需使用不同的‘數(shù)字化雙胞胎’即可。除此之外，所有流程都完全相同。以室外種植區(qū)為例，我們需要在‘數(shù)字化雙胞胎’里設(shè)置額外的傳感器來反映自然降水量?！?/span>
一臺機器人可種植并照料多種蔬菜。
與日俱增的挑戰(zhàn)
如今，世界人口持續(xù)增長，食品產(chǎn)業(yè)面臨與日俱增的挑戰(zhàn)。據(jù)預(yù)測，到2050年，世界人口可能多達100億。到那時，大家要吃什么呢？這不僅是可耕種土地不足的問題，水資源也會越發(fā)緊缺。在傳統(tǒng)灌溉模式下，大部分水分其實并沒有被農(nóng)作物吸收，而是自然蒸發(fā)掉了。而Sollacher和他的同事們代表EIT食品聯(lián)盟發(fā)起的這個項目正在讓灌溉效率得到提升。通過單獨照料每株農(nóng)作物，并根據(jù)它們的理想生長狀態(tài)精確提供養(yǎng)分，人們可以節(jié)約大量水資源。
越來越懂行的消費者
在工業(yè)化程度較高的國家，食品產(chǎn)業(yè)則面臨不同的挑戰(zhàn)。人們通常并不擔憂基本食品供應(yīng)，而是對食品信息的透明度有更高的要求，想要知道這些食物在哪里種植，又是如何被加工的。同時，他們還要求在質(zhì)量等方面得到可靠的承諾，比如食物中是否含有特定我原等?！巴ㄟ^持續(xù)收集數(shù)據(jù)，我們可以得到對作物屬性的精確描述，滿足消費者對信息透明的要求，”Sollacher說?！疤貏e是對于室內(nèi)種植，有了人工光照和灌溉，我們可以進一步對作物的屬性進行精確控制。例如，通過調(diào)節(jié)光照，讓紅光或藍光變多，我們可以決定蘿卜的口感是更辛辣還是更溫和?！?/span>
通過人工光照和灌溉，研究人員可進一步對作物的屬性進行精確控制。
不只為了蔬菜，更為了完整的食品鏈
“我們的平臺應(yīng)用了西門子基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)MindSphere，” Sollacher說?！捌渲幸粋€主要原因是它讓我們有可能將這套方法延伸至整個食品生產(chǎn)鏈，從而滿足我們的特定需求。例如，如果水泵的運行能與智能電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)同步，我們就可以在灌溉過程中僅使用由可再生能源產(chǎn)生的電力。又或者農(nóng)業(yè)機械可以被多個農(nóng)場靈活共享。當然，我們這套方法還可以用于肉類和乳制品等其它食品類型。未來會有越來越多的應(yīng)用場景，我們可以繼續(xù)著手研究。等佩拉赫這里的蔬菜長到可以采摘，同事們就可以享受美好的點心時間了。”
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