点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:一粒米的旅行 青年师生用这种方式打开“禾下乘凉梦”
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

一粒米的旅行 青年师生用这种方式打开“禾下乘凉梦”

来源:中国青年报2022-02-28 17:41

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  零距离

  一粒米的特殊旅行

  青年师生组队用另一种方式打开“禾下乘凉梦”

  在黑龙江,袁隆平先生的“禾下乘凉梦”,正在一群青年科技工作者的努力下,以智能制造的方式走进现实。

  登录控制系统软件,输入原料基础信息及成品指标要求后,经过采集原料图像信息等多项工序,很快一批含有胚芽的大米就会在一款特殊的米机中被生产出来……

  这款特殊米机,由哈尔滨工程大学青年教师李冰携手90后学生团队设计并研发,其生产的大米与日常生活中见到的大米并不相同。因为含有胚芽,它的存在犹如为大米边缘处的缺口戴上了“帽子”,让米粒更为圆润饱满富有营养。

  小胚芽含有大营养

  长期以来,粮食加工减损都是全球各个国家关注的重要问题。2021年9月,我国倡议召开的国际粮食减损大会发布了《国际粮食减损大会济南倡议》,其中提出减少粮食损失和浪费,已成为提高粮食安全的重要手段和紧迫的全球性命题。

  事实上早在2014年,李冰团队就针对粮食减损问题开始了项目筹备,将某基础科研项目中的小目标检测关键技术,转化应用到水稻适度加工方向。

  在前期调研时,团队发现传统水稻加工依靠米之间的硬性摩擦,在相互作用力的帮助下实现去皮碾白。这种方式加工出的精白米营养较少,剩下的淀粉主要提供热量,人吃多了容易引起糖尿病等疾病,不利于人体健康。在加工过程中损失的胚芽富含营养成分,被视为“植物中的软黄金”,其营养价值是大米胚乳部分的20倍。相关数据显示,留有胚芽的大米相比精白米,仅维生素E的含量就高出210倍。

  “目前全球水稻加工环节存在着巨大损失,其根源是研究原理的落后和技术的滞后。而落后的研究原理则会直接导致粮食损失及营养物质的大量流失。”哈尔滨工程大学2017级控制科学与工程专业博士李硕峰说。

  2017年,哈尔滨工程北米科技有限公司应运而生,李冰是该公司的创始人,李硕峰是联合创始人,他们带领团队开始对活性留胚米智能加工系统进行研发。

  “我们要做的就是在去除糙米皮层的同时,将胚芽最大完整度地留下。”李冰说,直到2019年,他们才初步搭建起水稻适度加工生产线,这个过程整整花费了两年时间。

  让每一粒米都能被“看见”

  在研发活性留胚米智能加工系统的过程中,团队提出通过视觉反馈、柔性碾磨等技术,形成一个完备的水稻适度加工解决方案。这个方案一旦落地,将实现水稻加工质的突破。

  在研究过程中,李冰和学生们遇到了难题:首先,大米的胚芽非常细小且十分相似,在检测镜头下仅占几十个像素,现有的检测模型难以准确分辨。其次,为了测试米机的系统稳定性和适用性,团队需要采购大量的不同种类的米。

  “不同的米,形状也不大相同,在实际加工中大米并不是平铺的,掺杂在一起容易形成密集粘连,很难实现检测提取。”李硕峰说。

  他告诉中青报·中青网记者,要想最大限度地保留胚芽,必须先细致观察原料图像信息,才能根据品质偏差实施动态调整。为此,团队基于胚芽的特征,自主搭建了多种模型算法,在算法加持下,大米的视觉检测准确率达到97.2%,实现了单米粒的检测提取,让每一粒米都能被“看见”。

  在此基础上,团队研究出个性化碾磨程序,将碾磨精度控制在50微米,做到“一米一参数”,从而为米机的优化调整提供数据支撑。

  大米进入设备后,要经过3道680余次的分层柔性碾磨精细加工。相比传统的加工方式,团队采用的加工方式更为“柔和”。在加工前,团队首先将米分层铺开,进入机器后,特殊的米刀在对米摩擦的基础上,其特殊的构造将米“包裹”起来逐粒进行柔性摩擦,最大可能性地减少对胚芽的破坏。

  “我们能将相当于头发丝三分之一厚度的纤维层精确剥离,使碾磨后的大米胚芽保存完整,依然保留胚芽活性。”团队成员李佳帅介绍,在采集的图像中,米粒晶莹剔透,犹如一颗颗“珍珠”。由于其胚芽保存完整,依然保留胚芽活性,业内人士称之为“活米”。

  经检测,团队自主研发的加工系统能实现稻谷留胚率达95%,胚芽完整度大于95%,远超日本留胚率80%的标准,达到国际先进水平,在其他条件不变的情况下,可实现水稻减损3%-5%。

  “不要小看这个数字,2021年全国稻谷产量大约为4260亿斤,技术的应用,可以为全国的水稻每年在加工环节减少至少127.8亿斤的损失。”李硕峰说。

  据了解,李冰团队“藏粮于技——水稻适度加工产业化助力国家粮食安全”项目的核心技术及设备生产均由团队自主完成,实现了百分之百国产化。团队成员围绕关键技术已经发表论文15篇,拥有授权专利70项,软件著作权10项。同时,该项目在2020年第七届中国“互联网+”大学生创新创业大赛中获得师生共创组金奖。

  接棒“禾下乘凉梦”

  “袁隆平先生有一个禾下乘凉梦,我们也有一个梦,希望通过技术攻关,为国家粮食安全保驾护航。”李硕峰说。

  据他回忆,在项目开展之初,米机加工程序繁多,当时的模型需要人工手动输入指令,大大降低了检测的效率。团队尝试了框架移植、建立动态链接库、搭建通信接口等方式,使模型在米机的工控机上一键开启自动检测。在生产线搭成后,团队开始测试程序算法、运行速度和稳定性等,整个过程可谓“一步一坎”。

  团队成员李铭泽告诉中青报·中青网记者,项目在开展之初,曾因系统崩溃遭遇过机器停机。崩溃的程序、找不出错处的混乱代码、产品稳定性差适配性弱等问题,一次次考验着团队的创新能力和耐心。

  “有的小问题可能是某根需要串联的线,一不小心连成了并联,或者电压不稳等,需要我们逐个排查设备的每个节点、每行代码,一根一根线地查,才能找到问题的根源。有些问题的修复可能需要一两周。”李铭泽说,对着数万行代码逐行调试,或简化模型、或更换硬件,进行程序修复,成为他们工作的日常。

  米机的体积很大,团队成员调试时,需要将整个上半身都探到机器里面,机器运行的声音高达八九十分贝,一天下来震得耳朵发疼。

  功夫不负有心人。经过持续不断地测试、调节、修复、优化,团队成员逐渐实现了设备使用的基本稳定性,但他们的目标却不止于此。

  “我们的目标是推动水稻加工产业发展升级,绝不能只做摆在实验室里的花架子。”李冰说。

  在团队成员的共同努力下,李冰所在的公司在2019年入选首批黑龙江省技术创新中心,获批建设“黑龙江省工程北米水稻适度加工智能科技技术创新中心”。

  2020年,黑龙江省农科院相关负责人主动找到李冰,为了验证设备是否“名副其实”,黑龙江省农科院的专家拿来10余种米,现场检测设备的加工质量。经过对比,李冰团队的留胚米智能设备加工质量的确高于普通设备。

  “粒粒皆辛苦,我们要尊重自然与汗水共同缔造的产物,将最好的技术投入到粮食的加工行业。”李冰感慨,用科技为国人健康保驾护航,为粮食安全贡献力量,这是他和学生们一直为之努力的目标和信条。

  未来,李冰团队计划在全国建立智能车间与智慧工厂,建立多个水稻适度加工的产业基地,将工程设备推广至全国,将“中国智造”推广至全世界。

  中青报·中青网见习记者 韩荣 来源:中国青年报

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 文化遗产数字化论坛开幕倒计时1天

  • 倒计时1天!人工智能安全治理分论坛即将举行

独家策划

推荐阅读
人工智能的浪潮正在席卷从科技到教育,乃至全社会的各个角落,中国教育界正在积极推动学习和应用人工智能,以便乘势站在时代前列。今年6月,中国工程院院士、华中科技大学校长尤政提出,人工智能和批判性思维结合形成DNA式的“双螺旋结构”,将有力推动创新。
2025-09-16 09:14
15日,在2025年国家网络安全宣传周主论坛上,《人工智能安全治理框架》2.0版正式发布。落实《全球人工智能治理倡议》,《人工智能安全治理框架》1.0版于2024年9月发布,受到国内外广泛关注。
2025-09-16 09:13
光明日报北京9月15日电 记者陈晨从农业农村部获悉,2025畜禽种业发展论坛14日在北京市平谷区举行。论坛发布了第三次全国畜禽遗传资源普查、濒危畜禽遗传资源保护成效、主要畜种分子身份证构建和遗传评估优秀种公畜等重大成果,举办了畜禽种业振兴成果展,26家单位现场推介新技术、新设备、新成果,72家单位进行专场展示。
2025-09-16 09:13
数智技术以及数智互联技术将推进青年间社会化协同与知识共享,可精准连接青年学习者,并形成跨地域的学习社群与项目协作组。总而言之,数智技术能够为青年群体参与终身学习创造良好条件,能够充分激发青年群体参与终身学习的动力,能够更好地帮助青年群体全面发展。
2025-09-16 09:12
作者:王 珩、程松泉,分别系浙江师范大学教师教育学院教授;浙江师范大学教师教育学院博士生  当前,全球教育正经历一场由人工智能技术驱动的深刻变革。唯有坚守育人初心,在伦理框架内审慎推进技术应用,才能让人工智能真正成为引领教育发展的引擎,而非解构教育本质的飓风。
2025-09-16 09:11
在合成生物学和气候变化应对领域有巨大潜力。
2025-09-16 09:11
走进展区,多款新潮文创让人爱不释手;戴上设备,苏轼笔下的诗词世界任人遨游;指尖轻点,三千年前的青铜器“触手可及”……一系列新产品、新服务、新场景在2025年中国国际服务贸易交易会文旅服务专题亮相,漫步其中,处处感受到科技与创意奔涌、文化和旅游融合的无限活力。
2025-09-15 09:54
在2025年中国国际服务贸易交易会上,一批品类丰富、兼具趣味与文化内涵的文创精品成为展会现场的“人气王”,引爆观展热潮。
2025-09-15 09:54
最大网络基础设施的建成有助于我国突破关键技术的“卡脖子”困境,形成自主可控的核心技术优势,建立起数字经济产业的第二创新生态。 (作者:戎 珂,系清华大学社会科学学院经济学研究所所长、长聘教授;田晓轩,系清华大学社会科学学院经济学研究所博士研究生)
2025-09-15 09:53
今年暑期,工厂游火爆出圈。参观名额秒空、门票收入可观、社交平台相关笔记有10多万条,工厂游俨然成了文旅界新宠。 工厂游等新型旅游业态,实现了工业与文旅的跨界融合,也为文旅经济的发展提供了新增长点。
2025-09-15 09:52
深夜,河南焦作多氟多新材料股份有限公司的实验室依旧灯火通明,总工程师闫春生还在带着团队忙碌。 2006年,多氟多打响了由传统氟化工向精细氟化工、新能源材料转型的战役,闫春生临危受命加入六氟磷酸锂研发团队。
2025-09-15 09:51
2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。
2025-09-12 10:08
汽车排放被认为是气候变化的“元凶”之一,但学术界一直缺乏对城市道路碳排放进行精准刻画的工具。”借助全景AI模型,可实现二氧化碳排放源的精准提取,模型的平均精度超过93%、平均误差低于1.3ppm(ppm为百万分比浓度)。
2025-09-12 10:01
习近平总书记指出:“要把握人工智能发展趋势和规律,加紧制定完善相关法律法规、政策制度、应用规范、伦理准则,构建技术监测、风险预警、应急响应体系,确保人工智能安全、可靠、可控。人工智能系统的可靠性不能停留在统计意义上的“高概率正确”,而应追求在复杂、开放、动态环境下的“高置信可靠”。
2025-09-12 10:01
10日,2025世界顶尖科学家协会奖(以下简称“顶科协奖”)获奖者名单在上海公布。顶科协奖是2021年在上海发起创设、由红杉中国独家提供永久资金支持的面向全球科学家评选的科学大奖。
2025-09-12 09:59
全球规模最大恐龙蛋化石群——湖北十堰青龙山恐龙蛋化石群的埋藏时代,首次被科学家认定为距今约8600万年。专家考证,这是迄今全球分布最集中、规模最大、埋藏最好、原地出露最多、原址保存最好的恐龙蛋化石群。
2025-09-12 09:58
9月10日上午,在马来西亚吉隆坡召开的国际灌排委员会第七十六届国际执行理事会会议上,2025年(第十二批)世界灌溉工程遗产名录正式公布,我国申报的云南元阳哈尼梯田、江苏句容赤山湖灌溉工程、四川彭州湔江堰、北京门头沟永定河古渠灌溉工程全部成功入选。
2025-09-11 10:18
“十四五”以来,我们牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,全力当好自然资源“大管家”和美丽中国“守护者”,全面完成了“十四五”规划的目标任务,有效支撑了经济社会的高质量发展。
2025-09-11 09:57
未来,城市的画卷上,AI、物联网与大数据等现代科技将继续深化推广,但唯有始终以人的尺度丈量技术,以人文的关怀驾驭创新,方能使城市永葆文气的深度、人气的热度与烟火气的温度,让每座城市都在科技的守护中,找到生生不息的发展动能。
2025-09-11 09:52
北京大学的科研团队与合作者联合开发出一种全新的“高维超分辨成像”技术,成功实现了对活细胞内15种细胞器的同时成像与精准识别,为细胞生物学研究打开了一扇全新的大门。
2025-09-11 09:43
加载更多