過去一百年里，半導體科學技術(shù)改變了我們生活的方方面面。關(guān)于半導體科技帶來的信息革命，我們大家都很熟悉了 ---誰每天還不上個網(wǎng)打個電話呢？但是，如果說半導體科技還推動了農(nóng)業(yè)革命，你可能就有點疑惑了：種糧種菜這么土的活兒還用得著高大上的半導體科技嗎？ 我們還是來看看吧。 

“民以食為天”。幾千年來，農(nóng)業(yè)一直是人類社會存在的基礎(chǔ)。人口的繁衍增殖都離不開農(nóng)業(yè)技術(shù)的進步。無論是選種育苗還是栽培收獲，無論是水利建設還是保墑抗災，任何新技術(shù)都會被首先考慮是否可以用來提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，半導體科學技術(shù)也不例外。 

有史以來，農(nóng)民都是靠天吃飯的，因為農(nóng)作物的生長發(fā)育依賴于“光、溫、水、肥、氣”，這些重要的環(huán)境因素都是很難控制的。“一年三百六十日，風刀霜劍嚴 相逼”，真正風調(diào)雨順的年份又能有多少啊。自上個世紀以來，工業(yè)技術(shù)的發(fā)展逐漸解決了水利設施和化肥的問題，生物技術(shù)的發(fā)展提高了選種育苗的水平，但是仍 然不能徹底解決靠天吃飯的問題，因為“萬物生長靠太陽”。如果能在房子里種莊稼，那該有多好?。?nbsp;

隨 著科學技術(shù)的發(fā)展，房子里種莊稼的夢想逐漸要變成現(xiàn)實了。首先是地膜和塑料大棚技術(shù)的普及，顯著降低了惡劣天氣對農(nóng)作物生長的影響。但是，要想把莊稼種到 房子里，必須解決光源的問題。農(nóng)作物的生長是光合作用的結(jié)果，沒有光，扯什么都是白扯啊。而且，這個光源的光必須很強，這與養(yǎng)雞場大不一樣：現(xiàn)代化的養(yǎng)雞 場是在房子里養(yǎng)雞，那里的光源只是起個照明的作用，因為小雞長肉靠的是飼料，而不是葉綠素。只要有了合適的光源，就可以把莊稼種到房子里了，“溫、水、 肥、氣”這些問題也比露天的情況好解決多了。 

萬事俱備，只欠光源。怎么辦呢？傳統(tǒng)的電燈（白熾燈） 肯定不行，它們靠的是電流加熱電阻絲來發(fā)光，效率太低。氣體燈的效率還行，不管是裝飾用的霓虹燈，還是工地里照明的高壓氙燈，但是它們的體積太大、造價也 不便宜，而且是玻璃制品不宜維護，更重要的是它們的發(fā)光波長受到填充氣體的限制，無法根據(jù)農(nóng)作物光合作用的最佳范圍進行調(diào)節(jié)。上個世紀末開始流行的節(jié)能燈 可以通過改變熒光粉來調(diào)節(jié)波長，但是還是有體積大、造價高的問題，用來長莊稼有點太奢侈了。說了半天，一個也用不上啊。怎么辦呢？別灰心，別喪氣，白光二 極管（LED）來了。 

白光二極管就是能夠發(fā)白光的發(fā)光二極管。二極管是典型的半導體器件，你可以認 為它是由兩種半導體材料密切拼接在一起的：一種半導體材料（n型材料）里面的電子多一些，另一種半導體材料（p型材料）里面的空穴多一些（“空穴”是專業(yè) 術(shù)語，說的是電子留下來的“空位”，用來描述電子離開了自己本來可以停留的位置），這兩種材料接觸的地方就叫p-n結(jié)。在外加電壓的作用下，p-n結(jié)兩側(cè) 的電子和空穴會向?qū)γ骊嚨剡\動，彼此相遇之后就會“復合”發(fā)光---這是專業(yè)說法，你可以認為電子掉到坑里（這個坑就是空穴）摔死了，在犧牲的瞬間爆發(fā)出 了生命的光芒。這些道理人們早就知道了，但是起初只能讓二極管發(fā)出紅光，而且效率也不太高，主要是因為半導體材料的限制。直到上個世紀九十年代，隨著半導 體材料、物理和器件技術(shù)的發(fā)展，特別是以氮化鎵為代表的寬帶隙材料研究的進展，人們終于做出了白光二極管?，F(xiàn)在的白光二極管不僅體積小、效率高、壽命長、 價格便宜，而且發(fā)光波長可以預先設計---房子里種莊稼的光源問題就要解決了，雖然大規(guī)模推廣還有很多材料、工藝乃至市場方面的問題需要解決。 

把莊稼種到房子里（我們把它叫作植物工廠吧），不僅可以消除惡劣天氣的影響，還可以根據(jù)農(nóng)作物的種類選擇合適波長的光源，更可以方便地統(tǒng)籌安排“光、 溫、水、肥、氣”這些主要環(huán)境因素。比如說，水的使用量就會減少很多，因為植物蒸發(fā)出去的水分可以回收利用了；一年到頭都可以長莊稼了，而不再局限于春秋 之間的半年時間里；不僅可以一樓長水稻，二樓長麥子，而且農(nóng)作物的輪作問題也容易解決了；光源的利用也更充分了，不管早中晚，光都是直射在莊稼上，即使需 要關(guān)燈讓植物休息一下，也可以輪著來，一樓的白天對應著二樓的黑夜 --- 好處還多著呢，數(shù)不勝數(shù)。當然，這些好處的綜合利用也離不開半導體科技，在這樣的植物工廠里，各種農(nóng)作物的生長因素的調(diào)度當然離不開計算機了---這可是 半導體科技的拿手戲啊。 

植物工廠的普及不僅改變了傳統(tǒng)農(nóng)作物的種植方法，還會改變傳統(tǒng)農(nóng)作物的選種 育苗方法。選種是個非常復雜的權(quán)衡過程，比如說，我們希望麥子的個子小（這樣就不容易在狂風暴雨中倒伏）、麥穗大（這樣才能產(chǎn)量高），而這兩個屬性可能是 相互沖突的。如果這種麥子是要種在植物工廠里，那么我們選擇的時候就可以更多地偏向于麥穗大的屬性。實際上，既然植物工廠徹底改變了農(nóng)作物的生長環(huán)境，那 么選種育苗的原則和工序也必然要進行相應的變化。 

好了，現(xiàn)在我們回到開始的問題：種糧種菜這么土的活兒用得著高大上的半導體科技嗎？答案就很明顯了：是的，半導體科學技術(shù)正在推動農(nóng)業(yè)革命的發(fā)展。