室内农业将通过人工智能集成提高效率

室内农业，也称为受控环境农业，顾名思义就是在受控环境中（通常在室内）种植农作物的做法。 

根据 来自Fact.MR的报告，预计未来十年将超过118亿美元。

在这种耕作方式下，使用人工光照和技术来优化生长条件并提高作物产量。

“很多你在建筑物中看到的用于人类舒适度的技术，但却可以用于植物。”

– 美国能源效率经济委员会的詹妮弗·阿曼

由于对高营养价值的新鲜食品的需求增加、为减轻气候变化的影响而做出的努力以及利用有限的空间和水实现全年更高产量的需求，人们对在封闭空间内种植农作物的兴趣日益浓厚。

毕竟，室内农业是一种经济、资源高效、环境可持续的种植粮食的方式。

此外，人们可以精确控制湿度、光照、温度和营养水平等环境因素，以提高生产力并应对传统农业面临的挑战。

室内农业中常用的一些方法包括 水培, 航空电子学及 复合养殖，扩大了室内种植植物的范围。此外，LED 照明、物联网和人工智能的融合也推动了该行业的发展。 

例如，在德克萨斯州和美国，垂直水培温室公司 Eden Green Technology 在其占地 82,500 平方英尺的设施中控制植物生长的各个方面，七英里长的管道输送营养丰富的水，并泵入冷空气以创造适合生菜生长的微气候，然后将其出售给沃尔玛。除了自然光外，该设施还使用 LED 灯，这些灯使用编程算法提供适量的光，这使其“几乎不受外部环境的影响”。

由于技术能够降低成本、增加作物产量并提高效率，因此其在农业中的应用日益增多。 

大数据、物联网的使用， 机器人，而人工智能在农业自动化方面尤其有用。虽然 GPS 和传感器使用数据驱动的方法来优化农作物生产，但无人机有助于实地检查和监测农作物生长和牲畜。

利用人工智能减少室内农业的能源消耗

室内种植是农业的新方式，通过技术的使用可以提高农业效率。然而，虽然配备人工照明的植物工厂 (PFAL) 可以提高单位面积的粮食产量，但它们需要二氧化碳和能源等资源来维持最佳植物生长条件。 

因此，一项新的研究利用新技术人工智能将室内农业的能源消耗降低了 25%。

将人工智能融入植物工厂可以帮助调节光照和气候系统，大幅减少工厂的能源使用，节省宝贵的资源，同时提高效率。

这些植物工厂是大型室内农场，配备完整的气候和照明控制。康奈尔工程学院尤凤起能源系统工程实验室的博士后研究员本杰明·德卡迪-尼尔森 (Benjamin Decardi-Nelson) 表示，如果世界各地的这些植物都使用人工智能，它可以帮助“促进这些建筑物中农作物的光合作用、蒸腾作用和呼吸作用”。

这是一项巨大的成就，有望满足世界人口不断增长的粮食需求。目前，世界人口为 8.2 亿，根据联合国的预测，到 9.7 年将达到 2050 亿，到 11.2 年将达到 2100 亿。 

结合城市化和气候变化，我们需要改进当前的粮食生产系统，提高其效率，以满足不断增长的需求。因此，室内农业成为关注的焦点，它依靠技术来创造可控的环境。 本篇 使他们不太容易受到气候变化和其他影响传统农业的因素的影响。

但室内农业也并非没有挑战。正如 You 所说，当前的环境控制系统“不够智能”。它们耗能大，需要精心管理资源才能持续发展。 

一个答案是通风，但通风虽然可以降低能源消耗，但会影响二氧化碳水平和水分平衡，从而使植物生长变得复杂。在这里，人工智能可以通过管理多种复杂情况提供巨大帮助。

人工智能已经在该领域得到了广泛的应用，从基于卫星数据预测产量，分析各种数据（田间照片和卫星、天气和土壤湿度），到识别作物问题，再到通过分析植物预测疾病模式并推荐治疗方法，再到通过仅指出受影响区域来减少农药使用。人工智能通过评估产量和质量水平，进一步帮助农民优化资源利用并协商收获价格。

与此同时，最新研究利用人工智能来减少室内农业的能源消耗。Decardi-Nelson 表示，利用人工智能来简化运营以减少能源消耗，即使在节能机会有限的地区，室内农场也能变得可行。他补充道：

“通过战略性地将环境控制系统技术与植物生物学结合起来，可以利用通风节省能源，同时最大限度地减少二氧化碳排放并保持理想的生长条件。“

实现食品生产可持续发展的智能系统

发表于 自然 9月XNUMX日，该研究使用深度强化学习和计算建模来研究植物与环境的相互作用。

康奈尔大学的研究人员使用人工智能技术评估了全球十个气候各异的地区室内农业设施中种植的生菜。这其中包括美国八个地区，包括伊萨卡（纽约）、法戈（北达科他州）、菲尼克斯、密尔沃基、西雅图、迈阿密、芝加哥和洛杉矶。另外两个地区包括阿拉伯联合酋长国的迪拜和冰岛的雷克雅未克。

研究发现，人工智能可以显著提高 PFAL 的节能效果 以及 支持可持续粮食生产。人工智能通过优化照明和气候调节系统实现了节能，从而减少了能源使用。

在目前使用非人工智能技术的气候较凉爽地区，引入人工智能可将室内生产一公斤生菜所需的能源减少 32.42%。具体来说，每公斤鲜重的能源消耗从 9.5 千瓦时降至 6.42 千瓦时。

在迪拜或美国南部等气候较温暖的地方，人工智能将能源使用量减少了 22.28%，从每公斤鲜重 10.5 千瓦时降低到 7.26 千瓦时。

根据这项研究，室外温度在 0 到 25 摄氏度之间有利于减少通风相关的能源消耗。然而，通风相关的能源节约会对其他资源利用产生负面影响，例如二氧化碳的使用。与此同时，室外湿度对能源使用没有明显的模式或影响。 

研究发现，在黑暗时期（即模拟八小时的夜间）进行高通风，在光照时期（即模拟十六小时的白天/阳光）进行低通风，为光合作用提供最佳的室内二氧化碳水平，为呼吸和植物生长提供氧气，并平衡其他通风要求，提供了一种节能的解决方案。

“这个概念与智能家居非常相似。“

– 您，康奈尔大学人工智能科学研究所联合主任、康奈尔数字农业研究所联合主任

他说，就像我们希望在家中舒适地生活，同时减少能源消耗一样，农作物也希望如此，并指出人工智能在这方面非常有帮助。通过使用人工智能优化人工照明和其他能源系统，我们可以节省成本。

“这项工作的重点是建立智能系统，使食品生产达到最优、可持续的状态并降低碳足迹。“

- 你

平衡能源使用和可持续性是盈利的关键

减少能源消耗是室内农业成功的关键因素之一。由于室内农业比传统温室消耗更多的能源，因此能源消耗是室内农业的主要成本，而雷电是室内农业能源消耗的主要来源。 

高成本可能会威胁到该企业的盈利能力，使垂直农业的可持续性和可行性变得极其困难。更不用说，成本上升往往会转嫁给消费者，因此减少能源使用量，进而降低成本，可以帮助减轻财务负担。 

在这样的背景下，室内农业领域正在进行大量的持续研究和开发，以降低成本并找到可持续的方法，从而有效应对粮食生产的挑战。

上个月，内盖夫本·古里安大学的研究人员创建了一个闭环系统，以使用更少的能源生产更多的鱼和蔬菜。作为水产养殖系统研究的一部分，这个新系统通过厌氧消化处理鱼类固体废物并将能量和营养物质回收到系统中，形成了一个近乎零废物的单元。

该系统由扎克伯格水研究所所长阿米特·格罗斯教授领导，与传统系统相比，植物生产力提高了 1.6 倍，用水量降低了 2.1 倍，每公斤饲料的能耗降低了 16%。 

研究表明，拥有一吨鱼（一种高品质的蛋白质来源，碳足迹要小得多）实际上可以让系统在没有任何外部能源的情况下运行。此外，由于废物产生量可以忽略不计，碳封存量很高，该系统有可能成为一个可持续的独立单元。

“养活地球上 8 多亿人口的同时减少温室气体排放需要创新技术。将两种功能合二为一的技术显然更受欢迎。“

– 格罗斯教授

今年 7 月份的另一项研究表明，通过调整人工照明时间表，温室的电费减少了近四分之一。

在斯科尔科沃理工学院研究人员为期一个月的实验中，研究人员在两个相同的温室中测试了不同品种的生菜和菊苣。除照明方案外，所有条件都相同。虽然两者都每天接受 16 小时的光照，但只有一个温室根据电费最贵的时间在一天中分散了黑暗时间，而且“对植物生长没有明显影响”。

参与推进室内农业发展的公司

现在，让我们来看看几家通过创新的室内农业解决方案突破农业技术界限的公司。

＃1。 乡村农场国际 (VFF)

这家公司从事室内农业，在受控条件下种植农产品和大麻。该公司通过全资子公司 Village Farms Fresh 在北美种植、销售和分销优质温室种植的水果和蔬菜。

Village Farms 自 1987 年进入市场以来，目前在美国和加拿大拥有 240 英亩的玻璃温室。在最近的 访问总裁兼首席执行官 Mike DeGiglio 谈到了他们的技术重点，即控制温室内部环境的软件设计。公司的大部分资金也用于打造无论室外环境如何都能正常工作的温室气候。 

另一个重点是能源方面的技术以及二氧化碳的补充。“如果我们能够降低能源成本，我们的可持续发展就会更加显著，“ DeGiglio 说道。因此，Village Farms 与 FuelCell Energy、Quadrogen Power Systems 和加拿大国家研究委员会合作，为其位于不列颠哥伦比亚省的温室建设燃料电池技术试点项目。 

VFF 的市值为 110.61 亿，目前股价为 0.99 美元，年初至今上涨 30.09%。其 EPS (TTM) 为 -0.45，P/E (TTM) 为 -2.18。2 年第二季度，该公司 报道 综合销售额同比增长 19% 至 92.1 万美元，其中新鲜农产品部门增长 7%，加拿大大麻部门增长 45%，而美国大麻部门则出现下滑。

净亏损为 23.5 万美元，而调整后的 EBITDA 亏损为 3.6 万美元，本季度现金流改善至 5.7 万美元。今年，该公司还提交了一份 200 亿美元的发行方案，募集资金将用于营运资金和一般公司用途。

＃2。 Hydrofarm 控股集团 (HYFM) 

Hydrofarm 是受控环境农业 (CEA) 设备和用品的供应商，适用于水培和室内种植。这包括营养物、照明、优化或扩大商业运营的计划等。

HYFM 的市值为 31.26 万，目前股价为 0.68 美元，年初至今下跌 25.89%。其 EPS (TTM) 为 -1.55，P/E (TTM) 为 -0.44。2 年第二季度，该公司 报道 净收入下降 13.1% 至 54.8 万美元。因此，其净亏损增加至 23.5 万美元，而毛利润为 10.9 万美元，调整后的 EBITDA 为 1.7 万美元。

“第二季度，我们在过去五个季度中第四次实现了正的调整后 EBITDA，这表明我们的重组计划和相关成本节约措施是有效的。“

– 董事长兼首席执行官 Bill Toler

Hydrofarm 目前正致力于通过提高设施利用率和生产率来节约成本，同时该公司对其增长机会仍充满信心。截至本季度末，Hydrofarm 持有 30.3 万美元现金，并维持 20 万美元的借贷能力。 

结语

当今世界，我们面临着人口快速增长、城市化、气候变化、土地退化、农药和化肥广泛使用等问题，而消费者对营养丰富、对环境影响较小的食品的需求却日益增加。 

这就是室内农业越来越受欢迎的原因。它不仅非常适合城市环境，而且耗水量更少，职业危害更少，环境影响更小。室内农业具有诸多优势，为现代农业的挑战提供了一个有希望的解决方案。 

通过利用技术创造可控环境，室内农业有助于满足对新鲜、本地种植和营养食品日益增长的需求，同时解决可持续性问题。

点击此处查看十大室内农业公司名单。