中國人口眾多，耕地面積在逐年減少，人均耕地面積不到世界平均水平的1/3，人均淡水資源占有量僅為世界平均水平的1/4，加之災害頻發，更為嚴重的是，伴隨城市化的進程，目前農村60%從事農業生產的勞力是60歲以上的老人，農業正面臨前所未有的挑戰。

植物工廠是通過設施內高精度環境控制實現農作物周年連續生產的高效農業系統，它利用計算機對設施內溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養液等環境要素進行自動控制，使得設施內植物的生長發育不受或很少受自然條件的制約。

相比于傳統的田間種植，植物工廠有著明顯的優勢：由于突破了自然種植條件和氣候條件限制，植物工廠單位面積的產量可提高數十倍乃至數百倍，生產的計劃控制性也大大增強；此外，植物工廠生產環境與外界相對隔離，避免了病蟲害的發生，種植過程中無需農藥，產品清潔衛生；不僅如此，這種由計算機控制的植物生產，使得勞動強度也大為降低，可以吸引更多的年輕人從事農業。近年來，日本政府就投入了1500億日元用于數字植物工廠的發展，目的也是為了解決其農業面臨的諸多難題。

這項被視為“現代農業最高境界”的技術在全球僅有美國、日本、荷蘭等少數幾個國家掌握。植物工廠集中運用了現代農業高新技術成果，要掌握它，就必須在營養液栽培技術、環境控制技術以及人工光源技術等關鍵技術方面有所突破。

植物生長需要包括氮、磷、鉀在內的16種必需的營養元素，植物工廠內采用的是營養液無土栽培方式，因此需為不同植物配制出相應的營養液。我們通過10多年的試驗研究，已完全掌握了植物工廠栽培蔬菜對營養成分的需求參數，并研制出了精確控制營養液的測控系統。

環境控制與計算機科學密切相關。要讓植物在整個生命周期里生長更為迅速，就必須實現對環境溫度、濕度、光照強度、營養液濃度等眾多植物生長要素的實時自動調節，而這些要依靠計算機控制系統來完成。我們可以讓未來的數字植物工廠變得‘傻瓜化’，對于你需要種植的作物，只要放入種子，然后在菜單中選擇相對應的模式——比如生菜、香草、番茄，就可以靜待果實了。

人工光源技術是數字植物工廠頗具挑戰性的技術難點。俗話說，萬物生長靠陽光，離開了陽光的植物如何能夠生長得更好，光照起著決定性的作用。植物生長需要吸收的光譜與我們平時所使用的照明燈的光譜相差很大，要讓植物更好的生長，必須為它們匹配出符合它們生長需求的光譜組合。此外，在植物工廠中，人工光所耗費的能源占到整個運營費用的一半以上，所以如何節能也是我們面對的問題。

2009年8月，面積達200平方米的中國首個數字植物工廠在長春誕生。這個工廠由育苗工廠和蔬菜工廠組成。育苗工廠的育苗周期可以縮短30%以上，育苗效率可達常規育苗的40倍；蔬菜工廠采用5層栽培床立體種植，所栽培的葉用萵筍從定植到采收僅用16-18天，比常規周期縮短40%，單位面積產量為露地栽培的25倍以上。

相比于傳統農業，目前數字植物工廠的成本仍然頗高。目前數字植物工廠的單位面積造價約為0.5萬-1.1萬元/平方米，此外運營過程中還有能源、營養、人工等費用。但這只是一個起步階段的測算，當這項技術被大規模推廣應用時，相信其造價一定會得到極大的降低。