数据驱动种植并非是全新的概念，因为温室种植者近年来一直利用气候和作物根部土壤数据指导种植生产。然而随着相关辅助技术的发展，数据驱动种植已经不仅仅是简单的监测记录，基于监测设备数据读入来分析预测产量已成为现实。
人工智能能和数据科学在园艺行业取得的进步和成就足以使其成为该领域的颠覆性技术，使种植者意识到数据在提质增效增产方面的重要作用。人工智能涉及使用计算机完成传统上需要人类智慧进行的工作，这意味着需要创建算法对数据进行分类、分析和预测；还包括根据数据采取相应行动，并从新获取的数据中不断学习，做出改进。
数据科学与植物科学的结合
植物科学是一门涵盖植物生理学、遗传学和生长的经典学科。数据科学是从原始数据中提取有用且具有可操作性的知识信息。当种植者的专业知识得到丰富数据和能识别相关性甚至因果关系的算法支撑时，结果就是数据驱动种植，进而实现提质增效增产的目标。
系统集成和优化模型的温室建设程序
荷兰Hortivation基金会与荷兰应用科学研究组织（TNO）联合研发了一项用于温室建设的模拟程序SIOM。该工具具有广泛的数据库，包含温室园艺特定组件和系统，例如温室建设、加热供暖、通风、降温和灌溉。可模拟世界任何理想项目地点的完整种植周期，列出不同技术并提供投资回收期、运营成果及效率相关信息，比较不同设计方案利弊，与园艺专家和投资方确定最优的温室技术。
两者还共同研发CASTA温室结构测算程序，为温室建造商和种植提供定制方案。据悉，荷兰绝大多数玻璃封闭温室均是使用该计算程序设计，并且被国际专业温室公司采用或借鉴。
图1. CASTA/Kassenbouw工具
法国网页式温室节能模拟计算工具Hortinergy结合现有开源软件、作物和材料信息、气候调控算法以及温室建设参数，再加上特定开发的模块，可帮助温室建造商和种植户在投资之前摸索温室最优配置，设计节能温室。
用数据驱动种植
植物和数据科学模型对于每位种植来说都有独一无二的解读方式，因为种植者不同，必须考虑作物特定的生长条件、温室类型、温室位置、作物品种与栽培介质等因素。数据数量和质量对于种植者优化生产非常重要，但收集、吸收和消化数据相对繁琐耗时且易出错。然而，高科技系统可以从传感器和图像收集所有数据，分析信息，并提供见解。因此个性化的数据建模和正确使用程序及分析平台十分重要，例如Rockwool集团旗下的Grodan推出的开放式软件平台e-Gro基于大量可用数据，可提供根区、作物、气候和生产情况的完整图像，帮助农户优化种植策略，并在四周内实现准确的产量预测。该平台适配常见的气候计算机系统，可用于智能手机、平板电脑和台式机。
图2. Grodan e-Gro
今年四月，荷兰番茄大世界（Tomatoworld）正式揭晓其在温室园艺业最新科技成果——数据驱动温室，即基于温室内外传感器、气候计算机和摄像系统24小时全天候采集数据，种植期间收集到的连续数据流为温室情况和植物健康提供实时反馈，结合新信息和历史数据，种植者可调整策略，优化人工智能和数据学习。据悉，这也是世界首个面向公众开放的数据驱动温室，以便更多人了解、体验温室开发过程。参与该项目的还有番茄大世界合作伙伴豪根道、LetsGrow、Greenport West-Holland、Hagelunie、Gearbox Innovations、Cultilene Saint Gobain和Hortikey等。
图3. 番茄大世界数据驱动温室（图源：番茄大世界官网）
利用人工智能和数据科学中获取最大收益和投资回报，理解预测性分析（例如使用数据预测未来产量）和规定性分析（如数据输入帮助更好决策）至少需要一个种植季节的可靠数据支撑。由于生长过程中可能受外部和意外因素影响（如极端天气、价格浮动、病虫害、劳工问题等），分析模型需要量身定制，对比植物现实行为与植物理论生理模型。高质量数据有助于构建稳健的算法。
数据给予种植者更多的“温室控制权”。可持续生产已成为当今主流趋势。数据驱动种植提高产品质量和营养价值，利用人工智能和数据科学有助于优化农业全产业链发展。人们对新兴科技的兴趣与日俱增，种植企业规模不断扩大，相关升级进阶也带来新的挑战。除了改进种植策略、果品检测，机器学习、人工智能和数据科学还在摘叶采摘、无损检测、包装运输全产业链各个方面提供新的解决方案，如荷兰瓦赫宁根大学及研究中心（WUR）、Hortikey、Berg Hortimotive共同研发的Plantalyzer温室巡检机器人通过实摄仪对果实颜色和数量进行绘制。视觉数据经过专业软件处理后，计算出预期产量，以便种植户在售卖时更好定价，规划物流运输。今后将出现越来越多的跨地区、多国运营系统和数据系统，使每座温室管理得到优化的同时实现公司远程运营。
图4. Plantalyzer温室巡检机器人（图源/WUR）
数据驱动种植正在改变温室和室内种植产业。从温室和室内农场等各种来源获取融合的数据越多，对种植和生长过程的把控就越精准。结合基于深厚园艺知识的强大算法和数据科学的智能软件平台是有效发挥农业园艺行业潜力的重要工具。
美国最大的温室：人工智能赋能的室内农场
肯塔基州的AppHarvest企业在阿巴拉契亚地区拥有美国最大的温室。该温室采用先进的人工智能和机器人技术进行种植生产，每英亩土地产量比传统种植可提高30倍左右，西红柿年产量可达2万多吨，且同等情况下可减少90%的用水量。
温室采用近300个传感器，从各株作物中采集数据，种植者可以远程监控室内环境状况，以确保作物吸收适量的养分和水分。
人工智能对七十多万棵植株进行数据分析，数据可通过AppHarvest的机器人相机Virgo来采集。Virgo利用人工智能技术评估西红柿的成熟度，随后可依据评估结果通过机械臂进行采摘和修剪工作。
此外，温室采用100%的循环雨水种植作物，其占地10英亩的澄清池相当于近70个奥运会规模的游泳池。据世界自然基金会统计，目前全球粮食生产占森林砍伐的80%，占所有淡水使用的70%，而科技将有助于减少种植带来的环境影响。
AppHarvest的首席技术官Josh Lessing介绍到，温室内的各项设施设备可以让光、能量和作物的营养等得到有效控制，从而大幅提高作物产量、稳定粮食供应，与此同时，还可以降低种植过程中给环境带来的影响。
来源：CNN官网
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