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在《公共科學(xué)圖書(shū)館》刊載的一項(xiàng)研究中，麻省理工學(xué)院的研究小組著手證明其方法的可行性，即在他們稱(chēng)之為“食品計(jì)算機(jī)”的水培環(huán)境中，在不同條件下種植植物。這種方法允許他們改變光照持續(xù)時(shí)間和紫外線照射持續(xù)時(shí)間。一旦植物長(zhǎng)滿了，研究人員就用傳統(tǒng)的分析化學(xué)技術(shù)，如氣相色譜法和質(zhì)譜法，通過(guò)測(cè)量葉子中揮發(fā)性化合物的濃度來(lái)評(píng)估羅勒的味道。這些分子包括有價(jià)值的營(yíng)養(yǎng)素和抗氧化劑，因此增強(qiáng)風(fēng)味也對(duì)健康有益。

然后，所有來(lái)自植物實(shí)驗(yàn)的信息被輸入到麻省理工學(xué)院認(rèn)知團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法中。這些算法評(píng)估了數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的光照和紫外線持續(xù)時(shí)間的可能組合，并生成了一組可以最大限度地增加味道的條件，包括24小時(shí)日光制度。

除了口味之外，研究人員現(xiàn)在正致力于開(kāi)發(fā)含有更多化合物的羅勒植物，這些化合物有助于防治糖尿病等疾病。眾所周知，羅勒和其他植物含有有助于控制血糖的化合物，在之前的研究中，德拉帕拉的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，這些化合物可以通過(guò)不同的環(huán)境條件得到增強(qiáng)。

研究人員目前正在研究調(diào)整其他環(huán)境變量的影響，如溫度、濕度和光的波長(zhǎng)，以及添加植物激素或營(yíng)養(yǎng)素的影響。在一項(xiàng)研究中，他們將植物暴露在殼聚糖（一種存在于昆蟲(chóng)殼中的聚合物）中，殼聚糖使植物產(chǎn)生不同的化合物來(lái)抵御昆蟲(chóng)的攻擊。

他們也有興趣使用他們的方法來(lái)增加藥用植物的產(chǎn)量，如馬達(dá)加斯加長(zhǎng)春花，這是抗癌化合物長(zhǎng)春新堿和長(zhǎng)春花堿的唯一來(lái)源。

“你可以把這篇論文看作是許多可以應(yīng)用的不同場(chǎng)景的開(kāi)場(chǎng)白，它展示了我們迄今為止所構(gòu)建的工具的強(qiáng)大功能，”德拉帕拉說(shuō)。“這是我們現(xiàn)在可以在更大范圍內(nèi)做的事情的原型。”

東北大學(xué)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)教授Albert-László Barabási說(shuō)，這種方法為并非每個(gè)人都能接受的作物基因改造提供了一種替代方法。

本文運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)字農(nóng)業(yè)的思想，通過(guò)改變植物生長(zhǎng)的環(huán)境條件，系統(tǒng)地改變我們所食用植物的化學(xué)成分。這表明，我們可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)和良好的控制條件來(lái)找到最佳條件組合，也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)最大化味道和產(chǎn)量的條件，”未參與研究的Barabási說(shuō)。

氣候適應(yīng)

研究人員說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)的另一個(gè)重要應(yīng)用是適應(yīng)氣候變化。雖然研究不同條件對(duì)作物的影響通常需要數(shù)年或數(shù)十年的時(shí)間，但在一個(gè)受控的農(nóng)業(yè)環(huán)境中，許多試驗(yàn)可以在短時(shí)間內(nèi)完成。

德拉帕拉說(shuō)：“當(dāng)你在田里種東西時(shí)，你必須依靠天氣和其他因素來(lái)合作，你必須等待下一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的到來(lái)�！薄坝辛宋覀冞@樣的系統(tǒng)，我們可以更快地獲得更多的知識(shí)量�！�

開(kāi)放農(nóng)業(yè)集團(tuán)（OpenAg）團(tuán)隊(duì)目前正在為糖果制造商費(fèi)列羅（Ferrero）進(jìn)行一項(xiàng)有關(guān)榛子樹(shù)的研究，該公司的榛子樹(shù)消費(fèi)量約占世界榛子總消費(fèi)量的25%。

作為他們培訓(xùn)任務(wù)的一部分，研究人員還開(kāi)發(fā)了小型“個(gè)人食品計(jì)算機(jī)”，可以在受控條件下種植植物，并將數(shù)據(jù)發(fā)送回MIT團(tuán)隊(duì)。現(xiàn)在，美國(guó)的許多高中學(xué)生都在使用這些工具，這些工具由分布在65個(gè)國(guó)家的不同用戶組成，他們可以通過(guò)在線論壇分享自己的想法和結(jié)果。

哈珀說(shuō)：“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，每一個(gè)盒子都是我們非常感興趣的數(shù)據(jù)點(diǎn)，但它也是一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以用新的方式教授環(huán)境科學(xué)、編程、化學(xué)和數(shù)學(xué)�！�

該研究由Target公司、Lee Kum-Kee Health Products Group、Welspun、Sentient Technologies和Cognizant Technology Solutions資助。

麻省理工學(xué)院新聞辦公室

2019年4月3日