城读│电脑不但会下棋，还能种出你的食物
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电脑不但会下棋，
还能种出你的食物
来看看麻省理工大媒体实验室、开放农业倡议发起人Caleb Harper如何用食物电脑种出美味又营养的食物，探索未来农业发展的可能。
Caleb Harper, This computer will grow your food in the future,TED Talk, December 2015 at TEDGlobal>Geneva
https://www.ted.com/talks/caleb_harper_this_computer_will_grow_your_food_in_the_future/transcript?language=en#t-161806
Picture source: http://openag.media.mit.edu/
自一万年前人类发明农业以来，每一次农业技术进步推动着社会的变革。第一次革命，公元前8000年农业的发明，使人类定居成为可能。第二次革命，公元600年，马与犁推动技术型社会的兴起。第三次革命，今天的机械化、化学肥料和生物科技使垂直农业成为可能。
今天的工业化食物系统养活了地球72亿人，其中超过一半的人居住在城市，只有3%的人生产自己的食物。
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。
覆盖全球的农业物流网络，通过各类交通将不同地区连接在一起。
但是世界各地农业前景不容乐观。
日本农业缺乏年轻劳动力、水资源和土地，也没有未来。在核泄漏后福岛，当地土地受到污染，年轻人们都前往仙台和东京就业，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，而这些人有80%今后都不愿意从事农业。小农的生活太艰苦，于是他们离开农村前往城市。
印度农民家庭缺乏基础设施，今年自杀的农民数量超过前十年的总和。
在自然资源稀缺、产出增长放缓、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:我们需要更多的食物，而且必须便宜。
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，将会怎样？例如，把苹果数码化，通过空气粒子传播，在地球另一端重组为实体？假如人人都能在屋里种出美味营养的食物，将会怎样？
麻省理工学院媒体实验室主任、开放农业倡议发起人Caleb Harper脑洞大开，把种植者和技术连接起来，试图改变食物生产系统，下面来了解他的“食物电脑”，看看未来的农业是什么样子的。
开放农业倡议(The MIT Open Agriculture Initiative, OpenAG)由麻省理工学院媒体实验室的Caleb Harper于2015年成立，其前身是麻省理工学院城市农业项目(MIT CityFARM project)。
开放农业倡议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“食物电脑”，旨在推动更多人进行食物生产。
食物电脑是指控制环境的农业技术平台，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，通过电表、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(climate recipe)，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，大小类似台式机，可供个人和学校用于食物生产教学之用，特别适合学习生物学、植物学、环境、编程、电子工程等。
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。
现在，就来参观Caleb食物电脑的实验室吧。
在Caleb的数字媒体实验室里，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，这些都能通过控制植物生长气候环境数据来调整，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。他们尝试从学校开始推广试验。团队将这种设备称之为食物电脑（food computer），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。
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。
目前Caleb团队正在着手一项新的研究，种植的不仅是食物，还可以是药品和营养品，例如，他们在种植带有埃博拉病毒疫苗的植物。
人们需要更多、更便宜、并且环境友好的食物。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，人人都可以成为“农民”。
未来，人们将不再运输粮食，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，就食物的未来提出和尝试更多的可能。
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