机器与数据,棉田里的边缘战事机器之能

北京中科医院忽悠 http://m.39.net/pf/a_5154126.html

重播,对于棉农来说,无异于一次重挫。然而,就在这篇报道文成之时,我还是遗憾地在消息群里看到,刚出土的棉苗因大风受灾,超级棉田项目的两位小伙子只能再次重播。第二天,新闻消息称新疆沙雅县地区又遭遇大雨和冰雹,部分棉花地区需要再次重播。

当你了解棉铃变成为T恤这一过程所面临的风险时,就会发现能有衣服穿真是个奇迹。风险不仅来自变幻无常的自然,还有劳动力市场。历史上有关棉花生产的重大制度、技术革新,几乎都与彻底摆脱劳动力供给风险有关。也正是在这一脉络下,极飞、棉农展开了他们的变革之旅。

棉花扎根新疆经历了漫长的演变之路,真正持久的技术变革也必须扎根、并适应这片土壤。对于未来而言,重要的或许不是成品,而是新的思维农业的方式。

撰文

微胖

从兰州机场起飞后,不久就能望见天山山脉,四月依旧白雪皑皑,与轻盈如棉的白云相得益彰。

古时西出阳关,即踏上漫漫西域之路。如今两个小时即可抵达南疆交通枢纽库尔勒。眼下,近90万亩的棉花早已陆续开播。

六十年前,谁会料到曾被前苏联农业专家视为「植棉禁区」的北纬42度以北地区,未来会成为中国棉花产业的中心。品质最好的长绒棉就在库尔勒所在的南疆。

中国不仅是世界上最主要的棉花和棉纺织品生产国之一,仍然是棉花产业的中心,图片来自《棉花帝国》

棉花并非中国本地作物。年前,在今天被称作墨西哥的太平洋沿岸地区的十几个小村庄里,除了玉米,男女还种植一种长着簇茸白色小铃的作物。这种作物不能吃,却是他们种植的最有价值的东西。他们称之为ichcatl:棉花。

19世纪以前,亚洲(尤其是印度)一直是全球棉花产业的中心。随着棉花种植向西传播,有关棉花的知识也从印度向东传遍亚洲,特别是传入中国。汉字中的「棉」一词也是从梵语和其他印度语言中借来的。

公元前年左右,中国人已经知道棉花,但在以后的年里,棉花并没有传播到最初引进棉花的西南边疆以外的地方。海岛棉(长绒棉)在19世纪进入新疆,但看「安家」成功也是一个多世纪以后的故事了。

棉花种子。

走出库尔勒机场,我们直奔尉犁县。尉犁又名「罗布淖尔」,源于「罗布泊」而得名,意为「水草丰腴的湖泊」,古代西域三十六国之一,也是南疆优质棉主产区。

国道两边一望无际而又整齐划一的棉田延绵不绝,播种基本完毕,一条条地膜笔直覆盖在陇上。偶尔,停靠在路边、犹如巨兽的农用拖拉机从眼前一掠而过,身后堆放着形状各异的大型农作工具,犹如古龙笔下的十八般武器。

不过,谁也没有料到,十几个小时以后,那些刚刚露出子叶的棉苗将接受人生的第一次严峻考验。

新疆棉花种植主要分布地区。

棉花的风险

第二天,极飞在尉犁县举办了一场「超级棉田」发布会。新疆运营中心的两位90后管理亩国家高标准棉田,时间跨越棉花生产全周期——从播种到收获,一共多天。

两个年轻人管理个足球场大小的棉田,挑战有多大?一位资深棉农对着镜头说了句「胡说八道」。新疆老大爷咧着嘴说,「我们不是机器人。」

发布会上视频里的棉农对可行性表示怀疑。

新疆老大爷咧着嘴说,「我们不是机器人。」

与一个棉农可以管理近千亩棉田的美国不同,中国仍需要20人左右才能管理得了如此规模的棉田。

不过,这两位皮肤黝黑的小伙子将借助极飞的产品矩阵(无人机、无人车、物联网、AI系统等),验证无人化管理模式应用于大规模种植场景的可行性。

他们的工作主要是做决策,服务可以外包。有点像打游戏,只不过,从「王者荣耀」变成了种棉花。

当天发布会,大多数人都外穿或内搭了一件T恤。当你想象着棉铃变成为T恤这一过程所面临的风险时,会发现能有衣服穿真是个奇迹。

棉花的生长环境不能太热也不能太冷,水量也要适中,害怕冰雹袭击,也禁不住大风大雨。棉株易受杂草侵害,可毁掉棉花的害虫多达数十种。因此,棉花价格很不稳定。

当大家驱车来到亩棉田时,所有人立刻体会到风险的深不可测。

突入其来的八级大风卷起黄土扑面而来,让人睁不开眼。好在播种环节完全机械化,除了负责犁平地的凯斯,自动播种的约翰·迪尔,千亩地里只有四个人——一位驾驶员、三位负责给约翰迪尔「查漏补缺」的工人。不过,大风几乎让他们无法正常更换用完的地膜。

那些已经长出子叶的棉田,更让人担心。子叶比较挡风,就像会跟着风转的小风车,突入起来的大风如果持续吹下去,「小风车」的脖子会被扭断。

凯斯和约翰迪尔正在犁平地。

约翰迪尔正在播种。

当天负责播种的约翰迪尔,价格上百万。「国家补贴机具」字样表明,农机行业之所以有「黄金十年」离不开4年国家出台了农机购置补贴政策。

此外,还有劳动力市场风险。因为棉花生产周期,很难存在高效满足这些严苛又不可预测要求的市场。

出苗后,棉农就开始与杂草斗争。种植者最大的烦恼就是如何让棉花避免杂草危害,这也是最耗体力的工作。除草和间苗的工作一直持续到夏末。之后,采摘期又开始了。

这些工作的时机和强度都要受天气左右,若没有天气预报,棉花种植者无法预计他们需要多少劳动力。比如,多雨的春季,每块田需要除草次数更多,这个季节里需要的劳动力就会翻倍。

棉花采摘时间也许是最无法预测的问题。几天的雨可能使采摘棉花的工人一个星期无法开工,而一旦棉桃开口和变干后就需要尽快采摘,以免轻柔的棉绒被风吹走或吹落在地上。

因此,历史上有关棉花生产的重大制度、技术革新,几乎都与彻底摆脱劳动力供给风险有关。

比如,奴隶制度是美国第一个重大的「公共政策」,因为棉花种植者不愿意承担竞争性劳动力市场带来的风险。《棉花帝国》作者将美国南方棉花种植成功归结为大量廉价劳动力。

「奴隶制的破坏和随之而来的农村转型为棉花厂创造了一个庞大的、顺从的低工资工人群体,最初主要是白人农村工人,他们曾经是佃农,后来是非裔美国工人,其中大多数以前是收益分成的佃农。」

技术进步也是如此。有人曾美国年之前的棉花机械化生产分为四个阶段。

一开始,播种前的土地平整和播种工作都是通过骡子来完成,除草用锄头,最后棉花靠手工采摘。随着化肥使用让棉花产量增加,更多的耕种(比如播种)、除草工作也交给了机械化。最后,棉花采摘也实现了机械化。自从有了棉花剥离机,棉农开始彻底摆脱与农业劳动力相关的风险。

为了可以灵活掌控机采棉花的时机,能在任何温度下使棉秆干黄变脆的脱叶剂又孕育而生。当棉花开苞天气合适时,棉农就可开着拖拉机向棉田喷洒这种药剂,自己让棉秆变干。

不过,真正让采棉脱离季节性工人的是约翰·迪尔里程碑产品打包摘棉机的问世,它由一台六行摘棉机和一台机载的棉花打包机组成。

由一台六行摘棉机和一台机载的棉花打包机组成,因为会自动吐出面团,也被成为会下蛋的机器。保护薄膜把棉花包起来,保护棉花纤维和种子品质,从而把采棉和运输途中的棉花损失降至最低。

机器开进棉田后,一朵朵棉花被快速抓进机器「肚子」里,然后在「肚子」里压缩,从机器尾部吐出一大捆圆柱形棉捆。

种植者简单地将棉卷扔在垄间的尽头,然后拐个U字形的弯,无须停顿继续收割下一排,汽车会把这些籽棉送到轧花厂。

年,约翰迪尔正式登陆新疆。有了,能够让一人完成10人或11人的工作,这样就基本用不着季节性工人。

最薄弱的一环

「机器很厉害,可以保证每个穴位掉进去一个种子。」一位极飞的员工告诉我。

安装了北斗导航自动驾驶系统的约翰·迪尔正在田间播种。下种、拉滴灌带、覆地膜、地膜上打孔、覆土等播种工序,全部机械化,一气呵成。

尉犁有着天然适合推广自动驾驶的自然环境,大田不像果树那么紧密,至少机器开得进去。由于主要种植陆地棉,属于细绒棉,价格没有长绒棉那么高,居高不下的人工成本也给自动驾驶的推广增添了新动力。

司机一天工资高达四五百。这位员工继续解释,要找一个能在这么大棉田里稳定走直线的老师傅,并不容易,一般人也做的不到,如果走得弯弯曲曲,会直接影响后期机采棉的效率。

即便是跟在播种机后「善后」(比如更换地膜、续上种子)的工人,每天也能挣上元。

下种、拉滴灌带、覆地膜、地膜上打孔、覆土等播种工序,全部机械化,并一气呵成。

这个设计很厉害,可以保证每个穴位掉进去一个种子。另外,为了降低大风等灾害天气对棉花生产造成的损失,以前尉犁县采取过摆放苇草把、扎防风网、铺稻草、喷固沙剂等方法来防止风沙吹死幼苗。现在有人想到了麦苗(图中红色种子)与棉籽一起播种的办法。

如今,整个棉花生产周期,耕种和采收环节已经高度自动化,中间的管理成为自动化程度最薄弱的环节,包括巡田、除草、打药、浇水、施肥、打顶,机械化非常低。这也正是极飞着力去改变的地方。

你要是七月来到棉田,会发现作物已经高过膝盖,开始结棉花桃子,绵株交织在一起,看不到行距。如果跟往常一样用拖拉机悬挂喷杆的方式在田间喷洒药物,会碾坏棉花,打脱叶剂要用工人牵着管子。

在AI算法辅助下,极飞P30可以像鸟一样做适应性飞行,避免地面打药的尴尬。无人机在上升过程会形成锥形的下压风场。通过管子形成的农药滴液会被高转速齿轮打碎成雾状颗粒,与锥形下压风场形成静电摩擦,最后均匀附着在棉花叶子上。

同样亩的田地,拖拉机喷洒脱叶剂需要3天时间,无人机也要花差不多时间。但如果算上拖拉机来回碾压造成的损失,无人机的总成本就被「拉低」了。

不过,无人机能够帮助农业的不仅仅是洒药。八年、每天万飞行次数,足以积累出海量地块信息,绘制出「农业地图」。「无人机+感应器+大数据」,能够构建一个多层次、全方位的农业信息系统:土壤信息、作物信息、人的信息、气候信息、病虫草害信息等。这也是两位「九零后」管理亩棉田的底气所在。

有意思的是,最近一家美国灌溉和基础设施设备制造商ValmontIndustries3亿美元收购了一家以色列AI公司Prospera。这家以色列公司布设在田间的摄像头和气候传感器正在监测万英亩土地,实时分析作物情况,帮助农民准确地远程管理田地。

在平整好的棉田里,我们看到了已经铺设下去的物联网设备,实时监测采集棉田的图像、气象和土壤数据。「三千亩棉田,大概需要十几套这样的设备。」极飞告诉我们。

土壤监测站。

比如,农业气象检测站可以精准测量气压、气温、湿度、光照、降雨量、风速、风向等气象站七要素。高精度气候预报可细腻到每秒多少米风速;

土壤监测站可以捕捉土壤温度、湿度、电解质等。利用土壤监测仪便可获知科学准确的棉花播种日期,而不是抢播;

不同高度摄像头,会定格定时捕捉棉花生长速度高度、状态等,帮助农民远程进行棉花吐絮率识别、杂草识别,还可以据此判定是否缺钾,病虫害、推荐喷洒脱叶剂的最佳时点和次数。

不过,当下对于极飞来说,正值硬件利润期。未来硬件红利差不多的时候,极飞可以继续做数据服务。「硬件是一锤子买卖,一年大卖一次,看重毛利,极飞更看重可持续发展。」极飞科技联合创始人龚槚钦说。

或许未来,极飞也会像苹果公司那样一年举办两场发布会,一次与硬件有关,一场围绕订阅服务。

吃螃蟹的人

来到棉农韩辉家时,正值第二个世界地球日。前一天的大风依然呼呼挂着,丝毫没有消停地迹象。

每年3月中旬至5月末,这里气流活动频繁,大风天气较多,而这段时间棉花正处于播种和苗期,是棉花生长过程中抗逆性最弱的时间。

「他一早就去巡田了。」韩辉的妻子告诉我们,有些担心田里的苗。4月7日,韩辉就开始播种,因为自己有农机,亩棉田9号上午就播种完毕。但谁也没料到八级大风吹了近50个小时,对棉苗很不利。

韩辉家附近的部分棉田,已经播种完毕。

来之前,我们就听说过韩辉的故事。当年从尉犁县考上中国政法大学,毕业后经不住父亲的软磨硬泡,从律师事务所辞职回到家乡。不安于朝九晚五的他,放弃了考上的公务员,开始经营药房,多年后因为想换换生活,又和家人一起种起了棉花。

种了几年棉花的韩辉皮肤黝黑,不过,朴实外表掩不住言语的逻辑清晰,和拿捏说话的分寸感。交流时,他会一直直视你,偶尔流露一丝皎洁。虽然对年收入守口如瓶,但据说最近换了一辆凌志新车。

年,好折腾的韩辉种起了机采棉。由于种得太早,尉犁县都没人敢收我的棉花,他笑着说,机采棉含杂量比较高,当时县里纱厂都还没有清花设备,后来才开始收机采棉。

年,极飞推出了P30,韩辉先花了7.3万买了标配版,又花了1万多块买电池。与之前的无人机相比,P30更适合韩辉这样规模的家庭农场自用

「刚买回来时候,很兴奋,自己动手喷了好多亩地。」韩辉说,「无人机打药也比地面机械省钱,买了无人机,农药成本4万5,前一年农药花了8万。」

韩辉的棉田已经实现97%机械化(3%地块因为面积并不适合机械化,仍需要人工),但他仍在思考着如何将种植成本降到最低,实现利益最大化。

在没有补贴的情况下,亩产棉花-公斤,才能保住还算不错的收入。韩辉说。

为了降低成本,过去都是赶到别人前头。比如,赶在每年9月、10月是农资最便宜的时候,及时买好棉种、地膜、化肥。但是,几个成本大项,无论如何压缩,都有限度。

国有土地使用费、水费属于不可压缩的成本,诸如滴灌带、农药、肥料等生产资料也很难压缩。韩辉分析,只有人工成本可以再降低。

韩辉分享的成本支出分析。

请长工巡田,每天要支付元;驾驶拖拉机的人工费用更高,每天到元。如果犁平地也可以做到自动驾驶,AI帮助管理田地,在和工人工资谈判上,就有了明显优势。

比如,「驾驶员的工资可以降低到多,等于打对折。」他说。

聊到这里,韩辉有些难以理解新疆棉事件。因为,无论是棉农还是采棉工,但凡有过摘棉花经历的人,几乎没有人会怀念这种工作方式。

天亮前吃好早饭出门,借着晨曦,拾花工拖着一个麻布袋下到田间,将毛茸茸的白色棉花从棉铃上摘下来,扔进口袋。

没有农活经历的人,通常在摘完第一个垄间之前,就已经浑身疼痛难忍。腰要始终弯曲,直到棉田被夜色打黑,他们才结束十多个小时的采摘。有人形容那种累就好像麻袋陷在了地理,虽然还没有被装满,但再也拖不动。

「他们是真能吃苦啊。」韩辉老婆回忆道。这些百万大军以四川、河南两省农民工为主,辅助军是甘肃人、陕西人。

「干的好的,夫妻两人纯赚两三万,差的也有六七千。」

不过,人工成本的不可控,更是悬在韩辉他们头上的达摩克利斯之剑。

招工不好招,价格还年年涨价,就是找到也用不起。1年拾棉花价格才5毛钱一公斤,到年最高涨到2.2元,这还不算吃住成本。

每到这个季节,管理上百号人的吃喝拉撒,也绝对不是一件让人舒心的事。「每天都是几卡车地将食材运到家里来,连卫生巾都是我买。」韩辉老婆回忆说。

最怕的是生病、滋事。7、80天,你要像保姆一样伺候着上百号人,他们睡了,你还不能睡,非常辛苦。

至今,韩辉家的仓库里还保存着当时用过的巨大蒸锅、菜锅。

年以后,大量进口的美国约翰迪尔采棉机一举冲击掉了70%以上的季节工就业岗位。约翰迪尔机械化采棉费报价0.4-0.5元/公斤,而农民工人工采棉费报价2–2.5元/公斤。

1.5元/公斤是一个利益平衡点,超过这个点,人工拾棉花超过这个价格已经没有多少优势了,曾经缓慢采棉机械化顿时加速。现在,2.5元/公斤意味着种植机采棉收益已占绝对优势。

麦肯锡曾在一份报告中分析农业、造船、商用飞机制造和汽车制造。分析指出,所有这些转变的模式都很明显,价值转移到了那些最善于处理变化的人身上。从韩辉他们的身上,我们似乎也能努力廓清这些人的基本轮廓:

「不要贪便宜,一定要用好的工具。」韩辉多次强调,高学历让他对高科技、新工具的态度很开放。他甚至建议极飞的自动驾驶系统与拖拉机合作,进入前装市场。

有意思的是,韩辉的妻子也喜欢用贵的厨具,「工具要趁手」,她说。以前,她带着儿子每天往返库尔勒市上补习班,现在网络发达了,「上网课,清北名师随你挑。」

除了韩辉,也有从新疆塔里木大学毕业,回到家乡国土局工作,不久辞职后到村里从事种植的种棉大户。

经济学家何帆曾谈到一位中学老师,后来辞去公职,承包了几千亩农田,到田里去的时候是开着一个陆虎,家里面另外停着一辆宝马,可以和经济学家讨论棉花期货问题。

除了教育水平、见识与开放,这些人还有第一个「吃螃蟹」的勇气。就像多年前,在新疆阿克苏阿瓦提县承包着1万亩地种棉花的郑永顺买回两台二手约翰迪尔时说的一句话,「就当赌一把吧。」

走向工厂

棉花有两个劳动力密集的生产阶段,一个位于农田,另一个位于工厂。

如果说美国控制着世界棉花市场,那么,对劳动力有着密集需求的纺织、服装行业则由中国主宰。尉犁县第二产业也是以棉纺及农副产品加工业为主。

「九零后」李志东的纺织厂外空地上,堆放着整捆整捆的皮棉。韩辉卖出的棉花叫籽棉,走出农田的第一站并不会来到李志东的纺织厂,需要先在轧棉厂从棉籽上轧下棉纤维,制成皮棉,才能进行纺织加工。

堆放在厂房前空地的皮棉。

近距离观察皮棉。

走进纺织厂房的一刹那,感官立刻被空旷厂房里的机器噪声震慑到。机器声几乎淹没了谈话声,让人无法思考。

机采棉杂质比较多,沾着一些露水甚至树叶的棉花包被切割开后,在第一道叫做清花工序的车间里接受真空清洗机的洗礼。只见机器将棉花吸进去,透过真空清洗机的树脂玻璃管,可以看见棉花块在里面被打散,飞速穿过清洗管,残留的尘土毛发一扫而净。

重新被吹成云朵一样的棉花被平滑地加工成了一层软软的、扁平的棉花毯子,毯子看上去如同由绒毛织成的白纸,接下来,铁丝齿条把棉花压制成扁平的薄片,使棉花的纤维都朝向相同的方向。扁平的棉花毯子被拉成了手指粗细的棉绳,也就是纱条。

扁平的棉花毯子被拉成纱条,还有继续加工成更加均匀的熟条。

这只是半熟条,李志东介绍,还要继续进入下一道工序变得更均匀,也就是熟条。熟条是粗砂,还要进一步经由细纱机变成细纱。只见棉条被螺旋盘绕在金属收纳罐中,一直堆到顶端。接着,棉线进入纱锭之中,纺成纱线,最后,纱线被纺成珠罗纱,缠绕成冰桶般大小和形状的线轴。

工厂里的空气需要保持潮湿来减少棉纱折断,又闷又热,女工都穿着无袖衣服。随着棉花从植物变成了纱线,变得越来越软,让人情不自禁地想触摸一下,棉花和纱线那种淡淡的香味让人愉悦,沉浸其中。

最后,纱线被纺成珠罗纱,缠绕成冰桶般大小和形状的线轴。

真正可以用来织布的细纱。

在棉纱的生产过程中,不需要组装任何东西,也没有流水线,整个流程是转换而不是装配的过程。从缠绕、弯曲、纺纱,到成卷,几乎过程的每一个阶段都是循环的而不是流水线似的作业。

李志东的厂子原来要多个人,上了自动化机器后,现在只用多个员工三班倒。

这些水桶形状的线轴从物流车上之后,会进入一台台编织机,从纱线变成面料,最后变成我们身上再常见不过衣服。也正是在这个末尾环节,我们才又回到了那个似曾相识曾经熟悉的世界。

数字化转型已经在纺织行业铺天展开,大家想尽办法让让纺织厂实现在线化,打造行业平台,为成衣厂与纺织厂高效撮合交易。

尾声

在新疆,沙漠棉田或者沙漠的夜空,可以看到最多的星星,也是最容易让人畅想并做出重大决定的地方。

坊间流传说,在新疆沙漠的星空下,程维说服柳青与他一起创业(滴滴);在何帆的讲述里,龚槚钦在尉犁罗布泊峡谷的丹霞地貌环抱下,道出极飞的火星农业梦。

人们畅想未来的出行、消费、制造,未来农业的应该是什么样?当农业的所有元素可以资本化,会发生什么?

龚槚钦讲了一个小故事。

某农场管理者要管理8万亩水稻,但一直为水稻排水苦恼不已。这是一笔不小的人力成本,大约需要万。不过,要实现自动化,成本更高。个地块的闸门成本在0万左右。太阳能板、蓄电池等价格很难再降,这位管理者的自动化之梦似乎走进死胡同。

能不能将个田块整成80个呢?最后,通过无人机检测平整度,并以此指导拖拉机作业,他们将原本个地块平整好80个,大大降低所需闸的数量。

回到问题本质,站在更大的纬度上,才有可能跳出原有思维的兔子洞,解决问题。最宝贵的不是答案,而是思维农业的方式。

龚槚钦认为,未来农业就像模拟游戏,你只用决策,粮食也会实现自由。当然,这很难。

不过,他的偶像马斯克曾说,从未觉得做电动汽车也是一门好生意,失败率要比成功率高得多。但这是人类应该去做,也是值得去做的事情,自己不想等着别人来实现。

主要参考资料:

1、[美]斯文·贝克特:《棉花帝国》,民主与建设出版社,年版。

2、[美]皮厄特拉·里佛利:《一件T恤的全球经济之旅:全球化与贸易保护的新博弈》(第二版),机械工业出版社,年版。

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