垂直农场Ⅱ，日本：我们有机器人，新加坡：我们有阳光，美国 ... ...

编者案：上一篇“走进垂直农场：城市才是未来食品的首要来历”引发了“DeepTech深科技”读者们的关注预会商。有对未来农业的展望，有对垂直农业技术的可行性分析，虽然只是简短的几句批评，却表现了科技爱好者们专业的眼光和对国计民生的关注。

由于上一篇文章仅以举例的形式，简要分析了垂直农业范畴颇具影响力的公司AeroFarms，材料与概念还不够饱满。今朝在全球垂直农业范畴的公司也最少稀有百家，所以小编感觉很有需要对今朝全球比力有代表性的垂直农场做一个简单梳理，包括了著名研讨机构，如MIT媒体尝试室，以几家私营公司，看看今朝各个国家是若何因地制宜的利用技术上风、自然情况怪同性来成长这类极具潜力的新农业技术。

MIT媒体尝试室的“城市农场”

作为“城市科学计划”（City Science Initiative）的一部分，MIT媒体尝试室于2022年在“农业2.0”的概念下提出了CityFARM项目，希望操纵工程学、大数据与互联网技术重新塑造未来的农业。比来，CityFARM的相关数据、算法、材料也已开源，研讨小组希望他们的算法能利用在天下上其他地方，来进步当地垂直农业的效力。

乘电梯到达MIT媒体尝试室五楼，一眼就能看到一个玻璃搭建的房间，里面种植着西兰花、草莓、西红柿、莴苣、胡椒等动物，还有电子计时器、喷雾水泵等装备。这里就是CityFARM的原型尝试室。“这将是未来农业很是重要的组成部分。”媒体尝试室研讨科学家加勒·哈珀（Caleb Harper）对该项目标远景感应很是兴奋。

MIT媒体尝试室CityFARM项目

MIT媒体尝试室CityFARM项目

哈珀计划开辟了一个开源的数字化农作物长大系统，其关键技术被称为“食品计较”（Food Computing）。即经过自动控制系统建立一个可控情况以及可操纵的天气、能源和作物传感机制。传感器负责监测作物的发展条件，并按照预设的算法对光照、温度、湿度、二氧化碳水平、水循环以及营养供给停止微调。

MIT媒体尝试室CityFARM项目

“虽然我们只是在这个7英尺（约2米）宽、30英尺（约9米）长的玻璃箱里种植作物，但我们可以很好的治理天气，同时监测一切数据。”哈珀说道。这里种植的作物每30天为一个循环周期，发展速度是一般状态下的3-4倍，每次收获大约可满足300人的需求。

CityFARM研讨团队收获的蔬菜

CityFARM的研讨职员们暗示，这项技术可以斥地在室内仓库化情况下停止农业耕作的能够性，满足高麋集度的城市生活，保护食粮平安，以应对未来天气的不肯定性及生态系统的懦弱性。

实在该计划更大的野心在于推行室内农业，之所以将软件平台开源化，是希望种植者们在利用软件的同时，能将种植进程中的各类数据分享到收集上，比如光照、能耗、温度、营养液配比、二氧化碳水平、湿度控制等，从而进一步优化各类数据和算法。

MIT媒体尝试室夜景，紫色LED照明处为CityFARM尝试室

固然，在尝试室内可以做到对动物发展进程中近乎一切目标的监控，但假如场景转移到了动辄数千平米的贸易化垂直农场中，虽然根基技术道理不异，但现实运营起来就美满是别的一回事了。我们挑选了几家来自日本、新加坡、美国的垂直农业领军企业，看看他们各自都在哪些技术点上停止冲破。

日本：我们有机械人

龟冈市（Kameoka）是日本京都府西边的一个卫星城，这里的农民早在冬季到临前就收获完了所种植的大米。这片地方现在看来已经显得有些荒凉。虽然该市所处的地理位置还不至于太冷，可是温度的下降足以让农作物停止发展4-5个月。

而在Spread公司位于该市的室内农场里则是另一番气象：穿着整洁的工作职员正杂乱无章的将21,000颗莴苣装车运昔日本各地，这些莴苣将在分开垂直农场后的24小时内被摆上餐桌或超市的货架。

这个垂直农场天天都在反复这个产量，全年莴苣产量能到达770万颗。

Spread垂直农场天天能收获21,000颗莴苣

Spread是日本今朝最大的垂直农场，是现代农业与产业连系的产物。他们位于龟冈市的垂直农场今朝只能产出四种分歧的莴苣，但随着种植技术的改良，未来将可全年生产各类范例的绿叶蔬菜。

公司还有计划在2022年年末前，在木津川市（Kizugawa）建立一座全自动化垂直农场，占地有3,500平方公尺，并估计于2022年春季迎来第一次收获，尔后天天的莴苣产量将可增加到3万颗左右。

新农场与以往最大的分歧，在于它将采用全自动化的农作系统，操纵机械人来完成从播种到收割的全数流程，约可节省50%的人力本钱。所利用的机械人将具有图像识别功用，经过对图像特征的识别来判定作物的成熟情况。机械人将极猛进步生产效力，有望将今朝莴苣的日产量从2.1万棵进步到3-5万棵。而且计划在5年内将日产量进步到50万棵。

别的，Spread也开辟出蔬菜工场公用的低本钱LED光照系统。这些LED灯的耗电低、效力高，可节省约30%的电力开销。水耕（hydroponic）与气雾耕（aeroponic）技术可以将水资本的损失削减到最小。全新的接管、过滤、消毒系统，还可以将98%的废水接管再操纵。

日本ShibuyaSeiki公司开辟的草莓采摘机械人，操纵图像识别技术判定草莓能否成熟。

新加坡：我们有阳光

垂直农业技术也在新加坡获得了庞大的成功，但所利用的技术完全分歧。

新加坡河山面积只要710平方千米，耕空中积仅为250英亩（约合1500亩）。以传统农业的方式根基不成能满足日益增加的生齿。新加坡有跨越90%的食品依靠进口，这对国家平安与稳定来说是个很大的题目。

由于生齿麋集、地价高昂，唯一能增加单元面积产量的方式只能是垂直化农业。

在新加坡农业食品与兽医局（ Agri-Food and Veterinary Authority，AVA）的帮助下，工程师Jack Ng创建了Sky Greens公司，并开辟了一种名为“A-Go-Gro”的种植技术。

利用“A-Go-Gro”技术的种植系统

这类名为“A-Go-Gro”的垂直种植系统，采用约6米高的A字形种植塔。这类种植技术的怪异之处在于它并不利用LED模拟光照，而是间接经过阳光照耀。每个种植塔包括22-26个种植槽，它们每秒1毫米的速度自下而上速缓慢扭转，来确保均匀的光照、气流与浇注水平。

更精巧的是，扭转系统并不需要额外的电力来驱动，而是经过一套怪异的水重力系统来实现。系统自动收集雨水，在为扭转供给动力后，这些水会被过滤，然落后入浇灌系统。是以这套系统绝对称得上是低碳设想，假如停止等量换算，“A-Go-Gro”垂直种植系统的能耗仅仅相当于一个60瓦的灯泡。

“A-Go-Gro”种植系统道理图

这套系统的农作物产量能到达传统农业的5倍，且能种植各类百般的蔬菜，比如卷心菜、莴苣、菜心、芥蓝、小白菜等。由于蔬菜完全以自然方式发展，其品格也相对较高。

固然，新加坡采用的这类无LED照明帮助的垂直农场有其特别的条件条件，那就是该地域的日照很是充沛。假如利用LED照明，就意味着电力本钱的增加。究竟，作为农作物，一旦种植本钱不具有经济性，就很难与传统农业合作。所以全球有很多至公司都在进步LED光照效力高低功夫，其中就包括通用电气公司和飞利浦公司。

美国：我们有LED

Green Sense Farms（GSF）位于美国芝加哥郊区约40英里处。他们的室内农场是全球最大的LED照明垂直农场之一。这里一天24小时，全年365天无停止的种植作物，年产量可到达150万吨。

GreenSense Farms种植的莴苣与动物香料在新一代飞利浦LED照明下发展

他们的垂直农场占地30,000平方英尺（约合2,800平方米），同时为美国中西部地域的5个州供给新颖蔬菜。GSF的每个温控室中都装备了7,000个飞利浦公司专门研发的GreenPower LED生产模组，这类照明模块专门为缺少光照的室内农场供给高效、节能的照明处理计划。

新一代的GreenPower LED生产模组功率降为23瓦（上一代为32瓦），但其一样具有50微摩尔的光输出，不会下降作物的产量和质量。与荧光灯相比，该产物节能高达75%。GreenPower LED生产模组具有分歧的光谱范例组合，分歧色彩适用于动物的分歧发展需要。在此根本上，还可以供给最好“光配方”，即光质、光强、光照时候、光均匀度和光照位置的组合。这些光配方可以感化于特定的动物性状，例如紧实度、色彩深浅及侧枝发生，进而实现最优的作物产量和质量。

飞利浦公司的GreenPowerLED生产模组

随着能源技术的成长，LED将更节能。按照美国能源信息署（US Energy Information Administration）的一份报告，2012-2022年间，LED的效力进步了50%。到2022年，由于本钱进一步下降，效力将再进步50%。

垂直农业看上去很美好，但题目也很多

科技巨头谷歌实在也有过这方面的尝试。2022年，谷歌母公司Alphabet停止了谷歌X尝试室的100多个Moonshot项目，其中就包括自动化的垂直农场。

“在自动收割和进步光照效力等方面，我们获得了停顿。但终极，我们没法以这类方式生产水稻和小麦等首要食粮作物，是以我们放弃了这一项目。倘使有人能研讨出植株较矮的水稻，请联系我们，由于这也许就是题目处理的关键。”谷歌X尝试室负责人阿斯特罗·泰勒（Astro Teller）这样诠释项目中断的缘由。

谷歌X尝试室的垂直农业尝试

失利的案例不但要谷歌一家。创建于2011年的北美洲第一家垂直农业公司VertiCrop，也于2022年开张，究其缘由，也是没法种植食粮作物。

非论是日本、新加坡，还是美国；非论是自然照明还是LED；非论是在城市地域，还是在偏僻郊外，垂直农业所面临的三个最大题目是作物单一性，高昂的扶植本钱，以及高能耗带来的净化。

首先，并不是一切的动物都合适垂直种植。

今朝合适的品种仅限于蔬菜、草药、水果和可食用的鲜花等。由于首要食粮作物的种植方式还没有被找到，垂直农业今朝能够只是对传统农业的有用补充，而不是替换。

其次，垂直农业的本钱和能耗始终居高不下。

据统计，垂直农业的本钱很是高，一栋高质量的垂直农场能够需要数十亿美圆。而且今朝垂直农场的能源消耗很大，美国堪萨斯州地盘研讨所的研讨职员以为，假如想操纵垂直农业取代美国今朝全年的小麦生产，仅照明需要的电量就是美国一切电站一年发电量的8倍。

第三，由于LED帮助型垂直农场要求LED照明系统24小时对作物停止照耀，很多人也在担忧垂直农业到底会消耗几多能源？按照美国康奈尔大学“可控情况农业计划”（Controlled Environment Agriculture program）主任路易斯·奥尔布赖特（Luis Albright）的说法，今朝研讨表白，大范围垂直农场由于消耗电能所间接发生的碳萍踪（carbon footprint），是传统农业的10倍。

固然，生态学家迪克森·德斯波米尔（(Dickson De-spommier）提出的“垂直农业摩天大楼”是一种理想状态。任何技术走向贸易化，再迈向范围化，都有太多的题目需要一步步去处理，而并非一挥而就。垂直农业的焦点技术无土种植虽然起源于二战末期，但实在的贸易化利用也就是比来几年的事。

除了上述技术层面的题目，要推行垂直农业，还有其他的题目需要处理。比如在我国，地盘政策和地盘价格有其特别性，若何界说贸易用地与农业用地？重本钱运作的垂直农场产出的作物能否具有经济性？传统农业从业者的好处若何保障？生怕只要到技术与政策到走到某一符合点的时辰，我们才能真正看清垂直农业未来成长的走向。

我们后续也将对此范畴延续停止跟踪报道。我们亲爱的读者们若有任何倡议和想法，也可随时经过微信和我们联系。

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