走进世界顶尖实验室 |MIT Media Lab - 吃货们的未来, 让电脑种出你的食物

08-09 08:18 首页 千读


全世界的吃货们已经超过70亿,地球已经不堪重负。预计到2040年,地球上的人口将超过90亿,而农业人口急剧下降,年轻人没有人愿意当农民。如果未来5-10年科技创新不出现突破,人类将可能面临食品危机。好在MIT Media Lab推出了Food computer 能种出食物的电脑,有希望拯救人类。


我们来看看MIT Media Lab OpenAg 实验室主任 Caleb Harper的团队,如何用Food computer 食物电脑种出美味又营养的新鲜蔬菜,探索未来农业发展的可能,让全球的吃货们未来吃得更健康而无忧无虑。 



今天的工业化食物系统养活了地球70亿人,其中超过一半的人居住在城市。现在的粮食生产仍然受气候的影响,如图为世界气候地图,绿色代表粮食生产率最高的区域,而红色代表粮食生产率最低的区域。


目前世界各地农业前景都不乐观。日本70%的食物需要进口,美国不足2%的人口从事农业,非洲有一半的人口年龄在18岁以下,其中超过80%都不愿意从事农业。印度农民缺乏基础设施,2016年自杀的农民数量超过前十年的总和,这是很严峻的现实。


在自然资源稀缺、生物多样性日益消失、气候变化、城市人口膨胀诸多因素影响之下,现有的食物系统迅速趋近自然极限。人类面临这样的食物问题: 我们需要更多更便宜的食物。


第四次农业革命将会是什么样?又将如何影响全球社会的未来?假如我们能够建立一个世界范围的数码农场,人人都能用电脑种出美味营养的食物,未来将会怎样?



OpenAg 开放农业倡议 (Open Agriculture Initiative) 由MIT Media Lab的 Caleb Harper 于2015年倡立,其前身是 MIT CityFARM 项目。OpenAg 通过开发基于开源的硬件和软件平台之上的感应控制水耕和气耕农业系统,称为 Food Computer 食物电脑。


Food Computer 食物电脑是指控制环境的农耕技术平台,采用无土栽培农业技术(包括水耕和气耕),在室内种植食物。食物电脑使用自动机械系统控制和监控特制种植容器内的气候、能源和植物生长。


控制的气候变量包括二氧化碳、温度、湿度、氧气、氢气、导电性和根系温度等。在植物整个生长期内,通过传感器和化学定量给料器监控和调整能源、水和矿物质,使之保持最适宜植物生长的状态。



每一种特定的气候状况可以视为一种气候配方,每一种气候配方都能种植出特定表型组的植物(表型组指某一生物的全部性状特征)。不同气候状况下种植出的植物在颜色、大小、质地增速、产出、味道、营养密度等方面有所差异。


根据生产和实验的需要,食物电脑的规模可大可小,包括个人食物电脑、食物服务器和食物数据中心。个人食物电脑,大小类似台式电脑,可用于教学和科研,特别适合学习生物学、植物学、环境、编程、电子工程等。


当然还有Food Servers食物服务器,大小相当于一个标准集装箱,可供小型饭店餐厅经营之用,现场生产最新鲜的食物。食物数据中心,仍处于开发阶段,目标是扩展到仓库大小,可以进行工业化生产。食物数据中心将会分区,在各自最佳生长状况下种植不同类型庄稼。



在Caleb的实验室里,他与团队成员一起在六十平方英尺的地方种出了足够三百人吃一个月的食物。每一棵植物在生长期间都有三十个感应点追踪,通过电脑控制其表型组。


当人们在谈论墨西哥美味的草莓时,他实际上是在谈论墨西哥特定的生长气候状况。如果把这种气候下种植草莓时所需要的二氧化碳、氧气都编码成气候配方,人们就可以掌握植物的表征组——果实的大小、营养成分、形状、颜色、口感等,这些都能通过控制生长环境来调整,现在你也可以种出墨西哥草莓了。


实验室的传感器就像是经验丰富老农的眼睛,一眼就能看出植物的需求——缺氮、缺钙还是湿度不够?实验室里每棵西兰花都标明了IP地址,点开一棵植物的资料,就可以得到关于这个植物的一切信息:生长进度,何时长出足够的营养成分,何时长成人们喜欢的口感等,光照用水不足时还能自动报警,这样植物可以使用人类的语言来表达自己的需求。



Caleb的实验室在不断尝试各种方法与工具。NASA为空间站开发的气耕法(aeroponics),可以大大降低用水,精确提供植物生长所需的水、矿物质和氧气,植株根系不会过于复杂,生长速度提高四五倍。


此外,他们还寻找能在恶劣环境下生长的植物,甚至种植出来自古代种子库中活性胚质尚存的稀有番茄。



不过,这种种植技术非常昂贵,Caleb团队正尝试将其改进得更便宜、更易操作,让更多人都能够自己种植。早期的Food Computer食物电脑需要1万美金一台,Caleb Harper团队经过摸索,已经开发出了更轻型的个人食物电脑。


他们尝试从学校开始推广试验食物电脑,并制作了如同游戏一样的界面,人们在任何地方都可以通过智能手机或平板电脑登录使用。


在食物电脑中,随着植物的生长,传感器收集的数据随之变化,这个过程可以被反复改进、探索和共享,以制作出新的数据配方。所有的硬件和软件都是开源的,因此人们可以据此在自己家里搭建自己的食物电脑。



我们需要更安全、更便宜、并且有益于环境的食物。未来个人食物电脑、食物服务器和食物数据中心的发展可能改变目前的全球食物运输网络。食物的信息像维基百科式地开放,任由用户下载、点击并种植食物。有了食物电脑,未来人人都可以随时当农民。


未来我们将不再运输粮食,而是传递粮食信息。食物电脑、食物服务器和未来的食物数据中心,把人们连接在一起,共享食物信息,尝试更多的可能性。


希望在不久的将来,吃货们都可以有自己的食物电脑,对自己的食物和我们的地球负责。


- From TED Talk


======

硅谷说, 本周终于回来了!7月份Helen在斯坦福客座讲课,忙得分身乏术,谢谢大家的耐心,硅谷说本周回归,中午时分更新,今天接着吃货的话题,聊聊卡耐基梅隆的前沿实验室,AI和机器人如何拯救地球,避免出现食品危机;长按下图二维码,即可进入千读频道,聆听3分钟硅谷说,谢谢关注!




首页 - 千读 的更多文章: