为了研究贝类作息,我的学生凌晨在池塘边被咬了一身包

科普中国-我是科学家 2020-10-26

  为什么要研发水产物联网?因为传统渔业实在太辛苦了。

  提到传统农业,第一印象就是苦、脏、累,还有一个很重要的穷。而新一代农民,绝对不会再用传统的生产方式,作为科学家我们就有责任、有使命,研究物联网、人工智能机器人,让新一代农民更高效、智能地工作。

  2020年9月19日,“我是科学家”第25期演讲现场,中国农业大学长江学者特聘教授、国家数字渔业创新中心主任李道亮,带来演讲:《水产互联网时代,一人能养百吨鱼》。

  以下为李道亮演讲实录:

  大家下午好,我是中国农业大学信息电气工程学院的李道亮,也是国家数字渔业创新中心主任。

  

  今天我想给大家讲讲水产物联网养百吨鱼的故事。

  什么叫物联网?

  大家都知道 internet叫互联网,把计算机连接起来,形成一个网络叫互联网;还有一个网络,把手机连到一起,叫移动通信网;如果把物体、计算机、手机连到一起,实现物与物、物与人的连接,就叫物联网。

  比如,大家经常用到一个物联网:滴滴打车。把出租车、用户的手机、计算机连成一个网络。那么水产物联网,就是把水产养殖用的设备,增氧机、循环水装备等各种装备连到一个网络,叫水产物联网。

  水产物联网第一个技术,让装备让感知周围的环境,鱼的状态、水的质量等等;第二,让装备有通信能力,将周围的环境传输;第三,要实现对物体的远程控制。

  为什么要研发水产物联网?因为传统渔业实在太辛苦了。

  我是农民的儿子,我的父母一个字也不认识。我在上大学之前都在农村,所以特别知道父辈的辛苦。

  提到农业,就是苦、脏、累,还有一个很重要的穷。传统养鱼有许多繁杂的程序:挖坑、放上水、撒进鱼苗、投食等。但这么辛苦,一年下来一亩地才能养一两千斤鱼。

  

  2006年,我去比利时系统地考察了猪场、鸡场、鱼场,我发现,欧洲农业效率非常高。一个人,一年可以种送出50万公斤菜,因为他的种植都用装备,几乎不用人,用装备代替劳力,让更多的劳动力闲下来,一个劳动力就能干更多的活。

  

  夫妻两个人可以养20万只鸡,一天下18万个鸡蛋。从鸡的环境控制、鸡饲料投喂、捡鸡蛋,到鸡粪清理全是机械完成。尤其神奇的是摆鸡蛋的机器,每一个鸡蛋从传送带上过来,最后摆成一个一个的包装,超市里边买的鸡蛋,不需要人参与包装。

  人干什么?人只是把蛋上有粪有血的挑出来。

  

  我还看到一个人种100万盆花,这些花都在传送带上,装备知道是什么花,今天要给花打什么营养,花够不够上市的标准,以及给花包装——这些事情都不需要人完成。

  以前,我是做软件的,这次考察让我发现软件和硬件必须一体化,只有一体化才能解决实际问题。那么最关键的就是要让装备有感知能力、通信能力、远程控制能力。

  

  所以我就做了一个很重要的人生转折——不只做软件,也要做硬件。我一定要让中国的装备数字化、智能化,让装备能代替劳力,让我们的国家也一个人能养100吨鱼,于是我就开始了我的水产物联网之旅。

  我们在江苏的宜兴,找了6个农户,一户大约有20亩到50亩的水塘不等,开始利用物联网养螃蟹。

  物联网养螃蟹,最核心的就是增氧。

  螃蟹看着很强大,壳很硬,夹子能把人的手指头剪破。但螃蟹也有很薄弱的时候。一个螃蟹从小长到大,至少要脱6次壳,每次脱壳的时候浑身是软的,一点都不能动,而且时间很长,好几个小时。这时如果水里缺氧,它必死无疑。

  传统渔业如何判断水里缺氧?

  主要靠经验,看水里的生物的反应。池塘里最不耐缺氧的是鱼,然后是螃蟹,最后是螺丝。当鱼在水里有缺氧表现时,渔民就知道螃蟹也缺氧了,但往往这时候已经对螃蟹造成一些损害了。

  怎么解决这个问题?

  必须要准确地知道水里的溶解氧浓度,所以我们就开始研究溶解氧传感器——用数字说话。

  

  大约在08年,我们在实验室里研究出传感器了,但是到现场还是发现很多问题。

  比如,池塘水里有很多浮游动物、植物,时间一长传感器上就会有附着,把传感器的膜盖住后,数据就不准了,后来我们就研究了一款可以自动清洗附着的传感器。

  还有一个问题,当时4G网络还没出来,大约是2G,所以我们用无线传感网络实现远程的通信,渔民就可以用手机终端养螃蟹了。那时候是无线传感网络用一个杆子立在池塘,但这个杆子经常受到雷击。宜兴经常下雨,一下雨打雷系统就不工作了,所以我们还要克服雷击问题。

  除此之外,什么时候开增氧机,开多长时间合适,这些数据都需要大量实验,所以我的学生就要在池塘要待很长时间。

  

  我最厉害的一个女学生,在江苏惠昌研究河蚌。螃蟹、鱼虾、贝类,它们的生长规律都不一样,要研究河蚌这个新领域,就要获取它整个的生产周期数据。所以这个女孩在农民家里待了4个月,晒得很黑,而且非常辛苦,每天都跟着渔民在最缺氧的时候巡航。

  最缺氧的时候,大家知道是几点吗?

  凌晨4点,因为晚上水里的草要氧,螃蟹、贝类也要氧,所以特别容易缺氧,那时候农民必须起来去巡航,这个女孩也得跟着去,被蚊子咬得浑身是包。

  由此可见,传统渔业多么辛苦。幸而,经过10年努力,我们终于做出可以替换国外产品的溶解氧传感器。

  我们开始研究是08年,当时国外买一个传感器,大约要12,000块钱,而我们的产品只要1000块钱。现在国外现在最多卖3000元,因为我们的传感器研发出来后,把它的价格压下来了。

  

  除了价格低,我们的装备还与通讯技术、软件平台连在一起,也就是实现了水产物联网的三部分:感知、网络还有平台。各种复杂的计算在平台上做,结果再传输给传感器、控制器,就可以实现装备的自动控制,人力就节省下来了。

  我们实现了养蟹物联网后,马上就开始就进军另一个领域——鱼菜共生。

  

  在欧洲,我也看到了鱼菜共生技术:一个温室,既是种菜的大棚,也是养鱼的鱼池。

  其实,鱼菜共生这种技术中国很早就有,比如以前农民实行的鱼稻共生,鱼和藕的共生,就是把鱼的粪便作为菜的营养,不过这是比较原始、朴素的模式,产量不高。

  我们团队在寿光做实验,也是把鱼的粪便、鱼的食饵作为蔬菜的氮肥,但核心技术仍然是感知鱼的环境,如果鱼的生活环境不好,我们再用装备对它进行调控,让鱼在最佳的溶解氧、最佳的pH、最佳的温度生活。

  这样的环境下,鱼就很健康,吃得多、长得快。同时,因为不生病就不用打药,自然水质就没有污染,对消费者来说也更安全,既实现了绿色环保,又实现了高产。

  

  传统的鱼菜共生,一立方米水体能养150公斤鱼,而有了水产互联网,产量能提升到以前的50倍到70倍。

  而且也是通过手机养鱼,人就不需要一大早起来去鱼塘,节省了人力成本。

  最近,我们还有一个新方向——水下机器人。

  

  想做水下机器人,源自去山东参观海参养殖的经历。5万亩海参,每一个海参都是人穿上潜水服,下去一个一个地捞。现在水下作业劳动力的年龄主要是50岁以上,或者是50岁左右的人。年轻人都不愿意干这种劳动,又苦又累,还有一定的风险,并且劳动强度很大,效率却很低。

  于是我们就想,水下的机器人会成为未来一个很重要的方向。

  除了捕捞海参,水下机器人还能应用到水产养殖的很多地方。我们沿海城市有很多的网箱养殖,网箱的网衣如果破了,养的鱼都会跑到大海里变成野鱼,渔民损失就会很大。

  

  怎么去巡检网的完整性?

  目前也是派人穿上潜水服,下去一个一个看。这些工作,体力劳动很强,年轻人不愿干,未来或许会出现很大劳力短缺。所以,我们就开始了水下机器人的研发。

  其实,水下机器人的本质,也是希望通过物联网技术,实现装备对人的替换,所以我们开发了这些机器人,代替人去收获海参、检查网箱、甚至未来还能修补破损的网。

  现在这些机器人价格还比较昂贵,不过科学家要有长远的目光,提前30年布局,等到真的缺乏劳力时,就能有发展成熟且价格低廉的机器人代替。

  我们中国的农业,现在主要靠是60后、70后和部分85前,这些人有一个很好的品质——吃苦耐劳,怎么苦、怎么累都不怕。

  我是71年出生的,我的同学大多数考不上大学,所以很多都当了农民,但是我同学的孩子,大部分都考上大学了。这意味着我这一代,是最后一代传统的农民。

  新一代农民上来之后,绝对不会再用传统的生产方式,他们一定会用今天的物联网技术。手机点一点,猪养好、牛养好、菜种好、鱼养好,这就是未来农民的生产方式。所以,作为科学家我们就有责任、有使命,研究物联网、人工智能机器人,让新一代农民更高效、智能地工作。

  

  所以在这儿我也呼吁在座的各位,你们成为中国农业主力军时,一定用物联网来养鱼,我们用争取用30年的时间,把传统农业、传统农民从中国版图上抹去。

  谢谢大家。

  

  演讲嘉宾李道亮:《为了研究贝类作息,我的学生凌晨在池塘边被咬了一身包》| 摄影:VPhoto

责任编辑:王超

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