那群给沙漠“换脸”的人

2020-11-22    53
摘要:校副校长,反之,与其背后的土地相称,他似乎更像是一个农田间的耕种人。易志坚和被他改造过的沙漠,来源:虎嗅拍摄诚然,这几年间,易志坚已经习惯了与泥沙为伴,如今的他不仅能在讲台上侃侃而谈,在田地间,他也如数家珍般介绍着每一块土地的农作物和生长细节。不过,作为重庆交通大学副校长的易志坚也坦言,自己怎么也没

出品 | 虎嗅科技组

作者 | 张雪

封面 | 腾讯提供

" 我同年的人都在想怎么养生了,我们还在往沙漠里跑,事实上,我乐在其中。" 如果不被告知,相信没人会认为这个面色黝黑又衣着简单的中年男人竟是一个高校副校长,反之,与其背后的土地相称,他似乎更像是一个农田间的耕种人。

易志坚和被他改造过的沙漠,来源:虎嗅拍摄

诚然,这几年间,易志坚已经习惯了与泥沙为伴,如今的他不仅能在讲台上侃侃而谈,在田地间,他也如数家珍般介绍着每一块土地的农作物和生长细节。

不过,作为重庆交通大学副校长的易志坚也坦言,自己怎么也没想到在力学上搞了大半辈子研究,竟然会在沙漠上收获另一番事业。

而与他一起进行这场探险之旅的还有数十个重庆交通大学的老师和学生。

相比于普通的农业项目,易志坚的团队更专注于沙漠上的生态恢复和作物种植,也就是 " 沙漠土壤化 "。如果 " 点石成金 " 是个伪命题,那让沙变土呢?带着这样的疑问,我们走进了易志坚的团队和他们的第一块规模试验田——乌兰布和沙漠。

秘密项目

" 我最早的研究成果是弹塑性断裂力学线场分析方法,到重庆交通大学工作后,接触到了钢筋混凝土、桥梁、道路、材料,并做出了韧性聚合物骨架孔隙混的凝土路面。在研究路面的过程中,我忽然发现了从颗粒物质到混凝土实际上是一个状态改变,而改变的机理是约束决定了颗粒物质状态的改变,这让我瞬间想到了沙子可以变为土壤。"

就是这样的一个 " 突发奇想 " 开启了易志坚团队十二年来的探索历程。

不过,在最初他们是在一个低调保密的情况下进行研究的,一方面,作为沙漠治理领域的门外汉,他们对研究结果并不确定,另一方面,他们的研究纯粹是利用自己课余时间进行的,所以在外界看来,这个项目十分神秘,甚至是多年来的一个秘密项目。

需要指出的是,这个项目启动的原因,除了一个 " 碰巧 " 的思考外,背后还有着一个十分严峻的全球荒漠化事实。

长久以来,全球荒漠化是人类一直以来面对的难题,沙漠面积要占全球陆地的四分之一,并正以每年五万到七万平方公里的速度扩张,相当于每年消失两个海南岛。

具体到我国,当前我国沙漠化土地面积达 173 万平方公里,每年造成的经济损失上千亿元,近四亿人直接或者间接受到沙漠化的影响,所以,沙漠也被称为 " 地球癌症 "。

而 " 沙漠土壤化 " 的项目,也不仅仅是一个简单的科研推广项目,更为实际的意义在于某种程度上可以造福人类,毕竟就算采用沙漠土壤化方法把我国沙漠化土地恢复 1%,就是 2600 万亩。

至于沙子为什么能够土壤化?首先要回到土壤来看,土壤天然有两个力学状态,干的时候是固体,湿的时候是流变体,土壤的力学特征赋予了土壤自修复和自调节生态力学属性。正是如此,土壤才能够让植物的根系进入自身,成为植物的载体。

图中白色粉末为易志坚团队自主研发的约束材料,来源:虎嗅拍摄

而沙变土的过程其实是颗粒约束改变颗粒物质力学状态的过程,也就是把沙子从离散状态通过约束转化为固体和流变体的过程。

据介绍," 沙变土 " 是在 2008 年提出的设想,2009 年开始的研究。在开展研究的前三年,主要是在寻找最合适的约束材料。由于植物的种植是有周期性的,材料需要研发完善,所以从 2009 年到 2011 年,易志坚团队在周围能适种的一切地方进行试验,包括院坝、阳台、屋顶等。

生命自有其力量。

在一次次试验地新生命的见证下,2012 年,一种名为研发植物纤维粘合材料正式得到了肯定和证明,并在随后的三年进行了多次模拟沙漠试验,逐渐克服了材料的稳定性、安全性和耐久性问题。

于是,易志坚团队的胆子就更大了些,步子也更大了些。

2016 年,他们第一次来到了真正的沙漠——乌兰布和沙漠,怀着期待又忐忑的心情,易志坚团队的沙漠首秀只选择了 25 亩试验田。

易志坚回忆称:" 我们是 5 月 20 日进行播种的,到 8 月 4 日就可以看到 70 多种植物长得郁郁葱葱,这给了我们非常大的一个鼓励,从完全的寸草不生的沙漠,到变成绿色,时间非常短。"

图片来源:官方提供

紧接着,在 2017 年,在乌兰布和进行了更大规模的试验,播种了一百来种植物,整个地面上植被几乎全覆盖。2018 年,试点区域和面积进一步扩大,除了乌兰布和的六千亩,还分别在塔克拉玛干沙漠和四川若尔盖沙化草地进行了试验。

没让人失望的是,在其他地方的试验也收获了跟乌兰布和一样的效果。但也正是因为收到了十分明显的效果,易志坚团队的成果引起了外界广泛的关注和媒体的争相报道,随之而来的还有种种质疑。

这质疑之声在 2017 年和 2018 年间尤甚,有人质疑这是靠伪概念骗钱骗补贴的,也有人质疑其成果是缺乏持续性的。

然而,面对质疑,易志坚整个团队选择了沉默,选择了忽视,即使现在被问及当年的质疑,易志坚仍表示不会正面回应。

被一则图片新闻促成的破圈合作

祸兮福所倚。

正是因为看了 2018 年媒体对于易志坚团队的报道,腾讯方面才注意到这件事,并主动寻求了合作。

谈及合作的渊源,腾讯云副总裁、腾讯 IDC 平台部总经理钟远河回忆道:"2018 年,我看新闻发现了重庆交通大学沙改土的技术,觉得这是非常有意义的一件事情。另外,就是觉得他们非常辛苦,我觉得我们应该可以为这个项目做一些事情,而且这个项目值得被关注、支持和推广的。"

有了这个想法之后,钟远河便让同事和学校取得了联系,也就是腾讯云数据中心高级架构师刘灵丰。

出于工程师的严谨,刘灵丰先去查了资料,但是她发现无论以易老师的名义查,还是团队其他核心成员的名义查,关于这个课题的论文都不多,加上一些媒体的负面报道,当时她对这个事是有疑问的。

因为同样作为科研人员出身,她明白这么重大的科研项目,从 2008 年就开始做,快十年的时间都没有论文成果出来,这是不正常的。

为了验证心里面的疑问,她便直接飞到了重庆,跟老师们当面接触。

对于她的疑问,易志坚作了解答:" 其实我们是有数据,一直在积累数据,但是我们想发一篇高水平的文章,所以我们没有过度地消费数据,没有把数据先流出来。"

除此之外,她还参观了重庆的试验田,看了长出来的作物。重庆之行过后,刘灵丰的信任程度又多一些,并把他们的沙(改造过的、没改造过的)带了一部分回深圳。她开始自己进行试验—在这两种沙里种了大蒜,后来她也明显感觉得到,改造过纸杯里的大蒜长势会比未改造的要好。

图片来源:刘灵丰提供

到了这一步,她才算彻底打消了对这个事情的疑虑。

不过,怀疑的态度并不只是腾讯一方的。

易志坚团队对于突然找上门来的腾讯也有着一丝怀疑,团队成员蒋学皎谈到,他们的怀疑并不是对于腾讯公司,而是对于所谓的智慧农业究竟怎样落地," 脑子里没有概念,是一片空白的。"

刘灵丰也坦言:" 腾讯的长处在互联网、软件,这个项目主要是沙改土、农业,跟我们真的是八竿子打不着的感觉,所以我们中间也是经历了各种的摸索。"

直到有一天,在跟老师们闲聊中,谈到了外界媒体上、学术上的质疑声:" 沙改土 " 真的像土一样能把水和肥保持住吗?

刘灵丰突然意识到,打破这个质疑,需要一些科学数据来证明。

为了用数据说话,腾讯去年在一块沙漠试验田上部署了摄像头,一边是没有改造的沙漠,一边是改造过以后的沙土,现场请人种植,24 小时连续跟拍,将整个过程全程记录了下来。

但这仅仅是开了个好头,双方都明白,最终合作肯定不能只是落在这样的皮毛上,还是要落实智慧农业。

刘灵丰谈到," 具体到怎么推进这个事情,确实很困难,因为 IDC 平台部主要是做数据中心的,可以说跟智慧农业几乎不沾边。所以联系了内部的相关团队,整合了 AI lab 智慧农业团队以及无线物联网团队的技术力量,帮助我们一起搭建了这个模型框架。"

用数据去算出下一个 " 绿洲 "

从易志坚团队来看,解决了 " 怎么种 "," 种什么 " 的问题之后,下一个问题是如何 " 种得好 ",包括产量的提升,生态的建设以及一些自动化的问题。

传统的农业是靠天吃饭的,决策主要是靠经验积累,这就会带来很多风险和不可控因素。比如农谚是老祖宗传下来的经验,但是在全球气候变暖及生态变化的今天还能否适用,我们不得而知。

其次是要考虑传统的农业经验是否适用于沙漠农业。

举个最简单的例子,我们都知道,土地耕种是需要每年用耕牛或者机器翻地,让土壤变得松软,孔隙变大,存储更多的养分和水分。

然而在沙漠中,完全不需要翻地这一说法,因为在添加了改造材料的 20~30 公分厚度的沙层下面,全是全是离散态的沙,须根可以自由舒展。

所以对于传统的农业种植经验,易志坚团队需要进行验证,而农业一季验证就是一年,耗时非常长,并且中间还有非常多不确定因素会影响生物最终的产量和表象,很难定位具体的影响因素到底是什么。

基于这样的现实,沙漠农业的数据采集和分析就变得十分必要,也成为了未来增产增效的关键。

实际上,这也就是所谓的智慧农业方案。

将采集的环境数据、视觉数据,共同组建成一个比较强大的数据网,如此看到沙漠农业的时候,就不再看到一片荒沙或者绿色的农田,而是一个一个数据点,把这些数据点结合起来分析,就可以对农业生产进行科学的,有据可依的指导。

因此,腾讯帮助易志坚团队,计划以 6000 多亩的内蒙实验基地为基础,今后面积扩大后,具备部署了 6 万个传感器的能力,到那时,预计一年大概会产生 150 万个数据以及 50P 以上的数据存储量。

同样,出于研究的需要,存储的数据类型也是多种多样的,比如气象环境(风速、气压、温湿度、CO2 浓度)、土壤环境(温湿度、电导率)、水质(浊度、PH 值)环境,生物量(产量),植物表征(植物表面形态、病虫害)等。

这样一来,新的问题就出现了,海量数据的采集、存储、清洗和分析,包括最后的处理使用上,会给老师们的科研工作带来巨大的阻力。

举例来讲,环境感知系统数据规模保守估计每天至少在 1T 以上,如果项目组的老师用个人顶配电脑跑算法,那么数据集规模在 800 多兆时,就会出现程序运行了三天仍无结果的情况。如果处理 1T 的图片,可以简单做个近似等比例换算,以其计算能力需要数月甚至一年。

好在,解决这样的需求,正好是腾讯所擅长的,所以腾讯方面结合内部的资源,搭建了一整套应用于智慧农业领域的边缘数据中心解决方案。

单从性能上来说,腾讯提供的一体柜的算力 1 个小时可以完成以前用一套普通电脑 4 个月才能完成的计算工作,或者这一个柜子可以存储的数据需要塞满一间 400 平的房间。

此外,把这些数据如何分享给在远在重庆的研发人员,开放给全球的沙漠土壤化学者,也是一个需要解决的问题。

在前前后后一年的时间里,在多次的交流磨合后,目前双方的结合点已经跑通。据刘灵丰介绍,在这个项目中,腾讯与易志坚团队的合作主要在以下两个方面:

其一,培养一批高素质的人才,主要是关注在人工智能和沙漠生态结合的交叉学科方面。

其二,是孵化一些平台型的产品,比如腾讯的边缘数据中心产品以及关注全球沙漠生态变化的科技创新平台,聚集全球相关领域的学者进行协同科研,最终希望能够把科研成果落地,缓解缓解地区土地资源紧缺的局面和问题。

关于未来,易志坚团队的目的地远不止于沙漠。

据悉,他们已经在不同立地条件下进行了试验,同时进一步扩大了面积,包括在撒哈拉沙漠,并在一些成熟的沙漠地区开展了产业化试验。

在与易志坚团队的接触过程中,我几次被感动。

由于科研经费短缺,他们之中自掏腰包进行项目补贴已成为家常便饭,有的人甚至以自己的房子为抵押贷款,更不用说放弃业余时间,抛下老人孩子了。

沙漠之所以变成了绿洲,不仅在于科学存在的原理,更在于有一群人愿意抛家舍业,在这条路上付出前行着。

最后,因为时值初冬,此时的沙漠试验田已经失去了往日的生机,但仍旧可以看到残留在田地间的农作物:番茄,辣椒,茄子,萝卜,西瓜,而这些作物在土黄色的大地和阳光衬托下显得更具收获的色彩。

以上图片来源:虎嗅拍摄

我们有理由相信,有了这些化作肥料的作物,明年又是一个沙漠丰收年。


换脸 沙漠 的人

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