| 當(dāng)前位置： |
極星農(nóng)業(yè) 2022/07/14
在瓦赫寧根大學(xué)及Bleisweijk研究中心溫室中舉辦的第三屆國際智慧溫室種植挑戰(zhàn)賽中，由中國、荷蘭和烏克蘭成員組成的VeggieMight隊(duì)獲得第三名，冠軍由荷蘭和美國成員組成的Koala隊(duì)獲得，該團(tuán)隊(duì)由初創(chuàng)公司Koidra和來自康奈爾大學(xué)的研究人員組成。VeggieMight也是唯一一支進(jìn)入最后決賽階段的有中國團(tuán)隊(duì)參與的代表隊(duì)。
第三屆國際智慧溫室種植挑戰(zhàn)賽由荷蘭瓦赫寧根大學(xué)及研究中心和騰訊聯(lián)合主辦，F(xiàn)luence、Letsgrow、Sigrow等公司提供平臺及技術(shù)支持，大賽于2021年6月至2022年6月間進(jìn)行。本屆大賽的目標(biāo)是“在無人為介入的全自動控制溫室中生產(chǎn)蔬菜”，大賽共吸引了全球來自二十多個(gè)國家數(shù)百名不同行業(yè)背景的人員參賽。參賽團(tuán)隊(duì)利用全自主人工智能算法生產(chǎn)水培生菜，需要使用最少的投入（如能源和二氧化碳），生產(chǎn)出最多的高品質(zhì)生菜，同時(shí)使凈利潤最大化。
比賽主辦方和技術(shù)支持單位
圖片來源：WUR
VeggieMight團(tuán)隊(duì)
VeggieMight團(tuán)隊(duì)包括來自北京極星農(nóng)業(yè)的徐丹，荷蘭瓦赫寧根大學(xué)及研究中心的劉珍博士，季永然博士，荷蘭Interfood公司的邴曉蕓博士，荷蘭Robolect公司的Lars Zwanepol Klinkmeijer, 荷蘭Horticompass公司的Vincent van der Wijngaard以及來自烏克蘭Quantum公司的數(shù)據(jù)工程師Valentine Fihurska，Michael Yushchuk，Nikita Rogovoy，Kostiantyn Isaienkov。團(tuán)隊(duì)吸納了行業(yè)頂尖人工智能數(shù)據(jù)工程師和有著豐富經(jīng)驗(yàn)的種植專家，極星農(nóng)業(yè)作為團(tuán)隊(duì)的種植專家角色，結(jié)合植物模型、溫室模型以及在水培生菜實(shí)踐生產(chǎn)積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，為算法提供了核心種植策略和大量生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
VeggieMight團(tuán)隊(duì)
線上挑戰(zhàn)賽:計(jì)算機(jī)視覺技能和機(jī)器學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)
Online Challenge: Computer vision challenge & Machine learning challenge
第一階段“線上挑戰(zhàn)賽”，一共分為兩個(gè)部分，“計(jì)算機(jī)視覺技能挑戰(zhàn)”和“機(jī)器學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)”，共吸引了來自全球24個(gè)國家46支團(tuán)隊(duì)的286名參賽者報(bào)名參加。其中“計(jì)算機(jī)視覺技能挑戰(zhàn)”部分，參賽團(tuán)隊(duì)需要基于圖像訓(xùn)練開發(fā)計(jì)算機(jī)視覺算法，并運(yùn)用該算法對圖像背后的植物特征（如直徑、高度、重量，以及葉面積等）進(jìn)行推測；“機(jī)器學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)”部分，參賽團(tuán)隊(duì)需要開發(fā)出一套機(jī)器學(xué)習(xí)算法。通過該算法自動控制虛擬溫室中的通風(fēng)、供暖、照明等系統(tǒng)，在促進(jìn)虛擬作物生長的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)凈收益最大化。
圖片來源：autonomousgreenhouses
編程馬拉松 Hackathon Challenge
第二階段“編程馬拉松”賽段中，共吸引了來自18個(gè)國家的140名選手參賽。選手不僅包括不同大學(xué)的學(xué)生和博士生，更有來自園藝行業(yè)的資深企業(yè)員工。這些團(tuán)隊(duì)具備園藝和人工智能領(lǐng)域的專業(yè)知識。參賽團(tuán)隊(duì)分別來自中國（哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等）、韓國（優(yōu)傲機(jī)器人公司、Croft、Motion2AI、京畿道大學(xué)、江原大學(xué)、釜山大學(xué)等）、美國（麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、康奈爾大學(xué)、加州大學(xué)戴維斯分校等）以及歐洲的荷蘭（代爾夫特理工大學(xué)，埃因霍芬理工大學(xué)、阿姆斯特丹自由大學(xué)、馬斯特里赫特大學(xué)、瓦赫寧根大學(xué)、萬物研究中心等）、比利時(shí)（根特大學(xué)、巴斯夫公司等）和德國（慕尼黑工業(yè)大學(xué)）等。
團(tuán)隊(duì)研發(fā)的人工智能算法在數(shù)字模擬環(huán)境中種植生菜
并自我優(yōu)化學(xué)習(xí)種植策略
圖片來源：VeggieMight
17支國際團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了24小時(shí)的比拼，參賽各隊(duì)采用人工智能算法在瓦赫寧根大學(xué)提供的先進(jìn)的數(shù)字模擬環(huán)境中虛擬種植生菜，并對算法和種植獲得的凈利潤進(jìn)行評分。VeggieMight團(tuán)隊(duì)以最快速度完成了比賽，以綜合成績第四名的身份與來自美國的Koala團(tuán)隊(duì)，韓國的CVA、MondayLettuce以及俄羅斯的digital_cucumber團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)入最后第三階段的決賽，也是唯一一支進(jìn)入最后決賽的中國隊(duì)伍。
VeggieMight 團(tuán)隊(duì)在編程馬拉松比賽中以總分第四的成績進(jìn)去最后一輪決賽
圖片來源：autonomousgreenhouses
溫室挑戰(zhàn)賽 Growing Experiment
在第三階段“溫室挑戰(zhàn)賽”中，挑戰(zhàn)賽為所有參賽團(tuán)隊(duì)在瓦大位于Bleisweijk的高科技溫室中配備了單獨(dú)的溫室隔間。各團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了可完全自主確定溫度、光照及人工補(bǔ)光、加熱、二氧化碳濃度以及栽培相關(guān)參數(shù)（如作物密度、采收日期）的人工智能算法。除了標(biāo)準(zhǔn)的溫室傳感器外，各團(tuán)隊(duì)還可以使用實(shí)感 3D相機(jī)，以及由挑戰(zhàn)賽贊助商Sigrow和荷蘭騎士集團(tuán)（Ridder）提供的特定傳感器。一些團(tuán)隊(duì)還使用了額外的傳感器為算法收集輸入數(shù)據(jù)。
比賽期間各隊(duì)生菜的實(shí)時(shí)照片
圖片來源：autonomousgreenhouses
極星參加的團(tuán)隊(duì)在5月2日播種下來自瑞克斯旺公司的“Lugano”品種生菜。團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是要種植出株重為250克的高品質(zhì)生菜。如果作物過小，或有葉尖枯萎或變形，則會被列為價(jià)格較低的B等級，甚至是無法進(jìn)行銷售的C等級。大賽對團(tuán)隊(duì)種植期間使用能源（如熱能、電力、二氧化碳）的情況進(jìn)行了測量，并對其運(yùn)營成本進(jìn)行了核算。固定成本取決于溫室的空間占用率以及對不同設(shè)施的使用情況（如人工補(bǔ)光）。挑戰(zhàn)賽依據(jù)這些數(shù)據(jù)得出了團(tuán)隊(duì)種植所產(chǎn)生的凈利潤。凈利潤最高的團(tuán)隊(duì)為獲勝團(tuán)隊(duì)。
所有團(tuán)隊(duì)的人工智能算法被輸入進(jìn)了瓦赫寧根大學(xué)服務(wù)器的虛擬機(jī)里。在受保護(hù)的環(huán)境中，算法通過LetsGrow和Azure云端數(shù)字接口獲取數(shù)據(jù)。同時(shí)，這些算法再次通過LetsGrow，自動地將設(shè)定點(diǎn)返回給處理計(jì)算機(jī)。處理計(jì)算機(jī)據(jù)此對實(shí)驗(yàn)溫室隔間的氣候控制發(fā)出指令。在今年2月到3月的第一個(gè)測試種植周期中，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都對各自的算法和操作程序進(jìn)行了測試。參賽團(tuán)隊(duì)在5月到6月的第二個(gè)種植周期中，參賽團(tuán)隊(duì)不能再訪問各自的算法。他們需要向大賽提出訴求，才能對算法進(jìn)行緊急修改（如修復(fù)漏洞）。本次比賽中VeggieMight只訪問了虛擬機(jī)一次，以修復(fù)一個(gè)小漏洞,是人工干預(yù)最少的團(tuán)隊(duì)之一。
決賽階段，VeggieMight團(tuán)隊(duì)結(jié)合前期積累的人工智能算法，溫室生產(chǎn)環(huán)控策略和荷蘭當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣鳎怨?jié)能和控制濕度為核心控制點(diǎn)，優(yōu)化了決賽算法策略。實(shí)際種植期間算法成功對各種氣候變化做出了相應(yīng)調(diào)整并實(shí)現(xiàn)了對溫室各項(xiàng)設(shè)備的遠(yuǎn)程無人控制，溫室各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到了預(yù)設(shè)值。在沒有使用人工補(bǔ)光和遮陽幕布的情況下，以最快速度和最低成本達(dá)到了目標(biāo)克重，種植策略也得到了賽會評委的一致認(rèn)可。但是，由于團(tuán)隊(duì)的算法中采收日期為硬編碼，比賽最后階段錯(cuò)過了最佳采收期，在43天的種植周期中，采收的生菜克重達(dá)到了400克，雖然獲得了非常不錯(cuò)的產(chǎn)量但是由于超過比賽要求的最佳克重250克，影響了最終品級判定和收益，遺憾的獲得了第三名。
各團(tuán)隊(duì)在每個(gè)作物周期生產(chǎn)的生菜重量
團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是要種植出株重為250克的高品質(zhì)生菜
圖片來源：WUR
VeggieMight團(tuán)隊(duì)以凈利潤2.14歐元每平米的成績
獲得比賽第三名
第三屆國際智慧溫室種植挑戰(zhàn)賽讓人們看到了自動化種植的無限潛力。多學(xué)科交叉、種植與編程知識的融合使得機(jī)器代替人工完成種植在未來成為可能。極星農(nóng)業(yè)作為全國為數(shù)不多具有全年生產(chǎn)水培生菜并消化吸收荷蘭工廠化番茄生產(chǎn)的溫室企業(yè)，多年的深耕積累了大量寶貴的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。借助大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，跨學(xué)科合作，參與組建的兩支年輕的隊(duì)伍在“多多農(nóng)研科技大賽”和“國際智慧溫室種植挑戰(zhàn)賽”中分別取得了第一和第三的不俗的成績，參與研發(fā)的人工智能算法在番茄和生菜種植實(shí)踐中得到了很好的驗(yàn)證，在農(nóng)業(yè)人工智能和無人種植領(lǐng)域邁出了重要的一步。
極星農(nóng)業(yè)年輕的技術(shù)團(tuán)隊(duì)會繼續(xù)堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)與院校和企業(yè)的合作，在人工智能和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域加深與科技企業(yè)的合作并尋求與國內(nèi)外投資機(jī)構(gòu)的長期合作。