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2020年10月19日 星期一

把陽光「變成」好吃的魚?矽谷的神奇生物技術 + AI

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本文來自微信公眾號「矽谷洞察」(ID:guigudiyixian),作者 Joanna Hou。

今天矽谷洞察要介紹給大家的,是一個很神奇的公司:Blue Planet Ecosystems(藍色星球生態)。這家位於矽谷的公司,意在透過生物技術,把陽光變成魚類。


這個想法是不是很神奇?愛吃魚的矽谷洞察小編聽到這個神奇的創意後,忍不住親自到矽谷最有名的生物科技加速器 IndieBio 生物加速器,去探訪了這家公司的創始人兼執行總裁 Paul Schmitzberger,並參觀其已經建成的無人化生態系統。


把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
▲ Blue Planet Ecosystems 團隊主要成員 圖自公司官網

魚之「初體驗」

在舊金山 IndieBio 加速器的地下實驗室裡,小編見到了藍色星球生態團隊,親手組裝搭建起來的無人化生態系統模型。小魚和小蝦在裡面自由游動,看起來鮮嫩美味。而綠色的藻類在燈光下生長,輔育著浮游生物,讓它們成長為魚蝦的食物。


把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
▲ Blue Planet Ecosystems 公司 CEO Paul Schimitzberger,圖片由谷洞察記者拍攝

當然,這個模型相比於藍色星球生態團隊,真正要建造的產品來說,只是一個「微縮版」。據 Schmitzberger 介紹,真正的一個無人化生態系統模組,有集裝箱大小;而成百上千個無人化生態系統模組,將被聚集安置到一起營運,由一套 AI 系統監控和管理。


把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
▲ 圖片由谷洞察記者拍攝,經被採訪者許可發佈

Schmitzberger 來自瑞士,曾在維也納經濟與商業大學讀學士,並在香港大學拿到了經濟學的研究生。作為來自歐洲的創業者,Schmitzberger 對於食品健康這個問題,可謂有著深入骨髓的關注。


他發現,2018 年歐洲頻繁乾旱,農業面臨著巨大的挑戰。對於全球來說也是一樣,氣候變化引發的乾旱、極端降水等極端天氣數量不斷上升,可用農業用地減少,預計全球農作物產量將大幅波動。


此外,在接下來的五十年裡,全球人口將增加到 100 億、人類每天消耗的熱量,將從 2017 年的 210 億卡路里,增加到 2067 年的 380 億卡路里左右。這意味著,前所未有的食物短缺,將可能發生。


隨著人類對食物消耗的增加,養魚業也必將面臨挑戰 —— 特別是人類對魚類的消費需求往往隨著經濟發展而增加。


早在 1985 年,野生魚類的捕撈量就開始停滯不前,在這種情況下,人們轉而用水產養殖,用來補充對魚類日益增長的需求。但是,養殖魚類的飼料來源也正在枯竭。人們只好轉而用屠宰副產品(通常是雞、豬、牛)做成飼料養殖魚類。


但畢竟魚類不是天生就吃陸地上的動物的,因此大多數「陸地」蛋白質做的飼料,根本就不適合魚類,導致魚肉的健康度和營養度大幅降低。


考慮到全球有 30 億人,依賴魚類作為蛋白質的主要來源,這個趨勢令人不安。


Schmitzberger 告訴矽谷洞察說,一直以來,他就對用可再生資源,來創造食品非常感興趣。他的夢想,就是建立一個自動運作的生態系統來解決這些問題。他希望這個生態系統,不僅可以充分利用陸地,如沙漠地帶的土地和光能,並同時可以把這些能量,轉化成正在可以滿足人們快速成長的需求的食物方案。


2018 年 1 月,Schmitzberger 組建了自己的團隊,開始研發這個可以透過轉化光能,飼養健康魚類的生態系統。


陽光變魚三部曲

現在就讓小編帶你看看,這個神奇的生態系統到底長什麼樣?


第一步:將光子轉換為植物生物質

把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
▲ 圖自公司官網

無人生態系統的第一步是大量繁殖浮游植物。


浮游植物是微小的光合生物,能夠利用陽光產生的能量「製造」自己的食物。傳統農業,如糧食和小麥生產,每年每公頃產量可達到 3-7 噸生物質,而該生態系統每公頃可產生 100 噸生物質。


這是為什麼呢?答案藏在 AI 裡。在這個系統中,AI 被用來來計算各種參數,以優化光的利用率;例如,調節浮游植物接受光照的位置和方向,從而達到盡量完美的光照和溫度,可以使浮游植物在 4 到 7 天內長成,遠遠超過傳統作物的生產力。


第二步:用微藻來繁殖浮游動物

把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
圖自公司官網

無人生態系統的第二步,則是用植物生物質(微藻)來繁殖浮游動物。


浮游動物是存在於海水和淡水中的無脊椎動物,它們是大多數水生食物鏈的最底層。


Schmitzberger 的團隊在這套生態系統中養殖浮游動物,以取代魚粉作為魚類的飼料,從而使飼料更接近野生魚類的食物構成。用浮游動物作為食物有個好處, 就是它們可以更有效的轉化為魚的動物蛋白,所以我們可以獲得更高品質類似於野生魚類的養殖魚類。


同時,還可以避免野生魚類由於經常來自於受重金屬,塑料等污染環境而帶來的不健康因素,可以說一舉兩得。


浮游動物如水蚤在幾天內,從卵到成蟲的生命週期很短。在自然界中,一旦環境條件合適,它們的數量就會幾何式成長 。為了達到每升高達 20 個水蚤的濃度,Schmitzberger 的團隊透過充足的食物供應(水藻),來改善無人生態系統中的環境參數。同時,他們的硬體(攝影機系統)和數據分析軟體 FishPi and NeMo ,會不斷監測和分析控制浮游動物的濃度和生長動態。


第三步:用水蚤來繁殖魚類

把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
▲ 圖自公司官網

無人生態系統的第三步,則是通過浮游生物來大量生產魚類。


在這個無人生態系統中,不同類型的微藻和浮游動物可以被組合,作為魚的食物來源。透過不同的食物組合,甚至可以控制被飼養的魚類的營養成分。此外,透過對微藻的濃度的控制,浮游動物的生長速度也可以按需調節,從而使得魚的生長速度及產量也可以被「客製化」。


通常來說,微藻的生長需要 4 至 6 天,而魚類的生長,根據品種的不同,為三個月到六個月不等。


透過這三個步驟,無人生態系統構成了一個完美循環:微藻、浮游動物 、魚類,每一個環節都為下一個環節提供食物,最後一個環節,又會連接回到第一個環節形成循環,以魚類的廢物產出來「哺育」微藻。


同時,這個系統由團隊自研的軟體 NeMo 精密控制,可以隨時優化並調節如溫度、PH 值、光照強度等,來有效控制微藻的生長, 浮游動物的生長, 進而控制魚類的產出。


把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
圖自公司官網

大幅減少魚類飼料的成本

Schmitzberger 介紹道,在傳統的魚類養殖中,有近 50% 的成本來自於魚飼料的支出。並且,該系統可以利用陽光充沛的閒置土地,例如沙漠地帶來養魚,對於這樣的土地環境是一種再利用。


把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
圖自公司官網

此外,AI 助力的無人化的系統,也可以降低人工成本。下圖的演示中的小人,其實是一個攝影機,它被用來隨時監視著系統中的魚類的生長情況。Schmitzberger 團隊透過他們研發的算法,利用攝影機捕捉到的圖像,就可以隨時辨別不正常狀況,從而自動調節該系統的指數。


把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
▲ 圖中的」小人「為監控生態系統的攝影機,配備了電腦視覺技術。圖片由矽谷洞察記者拍攝

那麼,藍色星球生態計劃的商業模式是什麼呢?結合與 Schmitzberger 的探討,小編認為,有兩種商業模式是最為可行的。


第一,以「軟體即服務」的模式切入市場。這套無人生態系統最有價值的,其實是其背後的軟體、算法。它們是藍色星球生態的核心,配合硬體的設計、安裝及運營,作為整套服務,提供給大型食品公司,並按使用量或時間收取服務費用。


而大型食品公司,則可以借助這套解決方案,降低自己的生產成本,使其生產方式更靈活,從而為利基市場提供不同類別的產品。例如對食品安全、健康要求度尤為高的人群,可能就是該類產品的第一批消費者。


而這套系統所涉及的硬體,雖然現階段由藍色星球生態計劃自己組裝和規劃生產,但在未來,Schmitzberger 的團隊希望由製造商合作夥伴來共同完成,而他們自身則更專注於提供軟體解決方案的部分。


目前,團隊已經開始和新加坡某大型食品公司協商合作。Schmitzberger 告訴矽谷洞察,新加坡政府已定下目標,30% 的農作物要達到自產,1% 的食用魚要達到是有機食物。因此在這個背景下,大型食品公司面臨更新升級自己的食品生產方式的壓力。


第二種方向則更為宏大,可謂是想象力極高的遠期願景。那就是 —— 藍色星球生態計劃自己成為市場平台(MarketPlace),聯結魚類產品的買方和賣方。


在未來,一旦這套無人生態系統被較大規模的投入實用,就可蒐集大量的市場交易的即時數據。例如,魚類的生產者的產出量、產出時間等。並且,系統將可以根據當前的魚類飼養情況,對未來的魚的產量做出預測。


同時,只要下游的魚產品買家也透過該市場平台,對系統中的產品下單,這套系統將同時對市場需求的變化非常清楚。


從而,作為市場平台和數據擁有方,藍色星球生態計劃將可以像中間人一樣,幫助比對與產品的買家和賣家,還可以透過軟體既服務來優化效率,使買家和賣家的收益都達到最優。


當然,作為一個複雜的生態系統產品,藍色星球生態計劃還在非常早期的階段,他們的整套體系的「微縮版」原型機,剛從實驗室誕生,還有待在外部真實環境下,製作真實尺寸的系統,並運行驗證。但是,他們已經吸引了 IndieBio 生物加速器 25 萬美金的入股及投資,並即將在從 IndieBio 生物加速器「畢業」,開始其「闖世界」的旅程。


把阳光“变成”好吃的鱼?!硅谷的神奇生物技术+AI
▲ 公司首席科學家 Thomas Daniele,圖由被訪者提供

怎麼樣,這種方法培育出來的魚,你願意嘗試一下嗎?歡迎留言評論!


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