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

  • 成都世园会场馆巡礼

  • 戈壁大漠 驼羔盛会

独家策划

推荐阅读
从1999年起,有着“神箭”称号的长二F火箭全程参与了中国载人航天工程“三步走”战略的每一步。它用100%的成功率,为航天员搭建出一条安全“天梯”。
2024-04-26 09:33
近期,人工智能(AI)+机器人赛道广受关注。尤翔宇表示,梳理人形机器人产业技术发展脉络,主要有底层硬件、运动控制和具身智能3条路线。优必选相关负责人表示,未来,公司将聚焦人形机器人的三大应用场景,包括工业制造、商用服务和家庭陪伴。
2024-04-26 09:41
中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁在4月24日举行的2024年中国航天大会主论坛上透露,我国计划于2030年前后发射天问三号探测器,实施火星采样返回任务。
2024-04-26 09:40
春日里,云南双江县各大茶山的春茶迎来开采季。北回归线横穿而过的双江,拥有适宜茶树生长发育的自然条件,现有以“冰岛茶”为代表的百年以上栽培型古茶树3.69万亩。
2024-04-26 09:35
每年,都有这样一群“空中旅客”,南北来回奔波。迁徙之路漫长曲折,一路充满生死考验,它们却高声歌唱,不知疲倦地追逐着自己的目标。
2024-04-26 09:34
力争在生命科学等领域达到全球领先水平,在颠覆性技术和关键核心技术上实现重大突破;打造高水平人才集聚地,人才梯队体系较为完备,成为全球向往的创业乐土。
2024-04-26 09:26
4月25日20时59分,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟十八号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道。航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功。
2024-04-26 09:24
朱松纯表示,“通通”在日常学习与训练中,使用的A100芯片不超过10块,这意味着“通通”不依赖庞大的算力和海量数据就能学习成长。“通通”也可以与具身智能机器人相结合,为智能制造、智慧城市、医疗健康等领域带来革命性变化。
2024-04-26 09:38
日前,农业农村部发布非主要农作物品种登记撤销公告,撤销向日葵、黄瓜、甜瓜、油菜等问题品种312个,切实推进登记品种从严规范管理,持续营造激励创新、公平竞争的市场环境。
2024-04-25 10:36
英国牛津大学和美国麻省理工学院领导的一项新研究恢复了37亿年前的地球磁场记录,发现它与今天地球周围的磁场非常相似。
2024-04-25 10:34
“载人月球探测工程登月阶段任务经中央政府批准启动实施,总体目标是2030年前实现中国人登陆月球,目前各系统正按计划开展研制建设。神舟十七号航天员乘组在与神舟十八号航天员乘组完成在轨轮换后,计划于4月30日返回东风着陆场。
2024-04-25 10:32
国家卫健委24日发布的数据显示,2023年,我国居民健康素养水平达到29.7%,比2022年提高1.92个百分点,继续呈现稳步提升态势。 据了解,本次监测覆盖31个省(自治区、直辖市)的336个县(区)1008个乡镇(街道),对象为15岁至69岁的常住人口,共得到有效调查问卷73340份。
2024-04-25 10:30
中央气象台预计,24日夜间至26日白天,江南、华南等地雨势将再度加强,其中广东中部和西北部、广西东北部等地有大暴雨,局地伴有雷暴大风等强对流天气。
2024-04-25 10:28
日前,中国纤维质量监测中心发布2023年度新疆棉花生产加工过程质量状况监测结果。
2024-04-24 10:33
1998年,聂海胜成为我国首批航天员,先后执行过神舟六号、神舟十号、神舟十二号3次载人飞行任务。
2024-04-24 10:17
在北京航天飞行控制中心的统一调度下,酒泉卫星发射中心、西安卫星测控中心以及任务各测控站点实施联调联控,全面模拟发射准备、发射以及飞行过程中的各种技术状态和工作过程。
2024-04-24 10:16
1996年,我从技校毕业后,来到金川公司工作。当时总听师傅们讲,贵金属冶炼技术难以突破。提高我国铂族贵金属提炼的技术水平,对于守护国家安全极为必要。
2024-04-24 10:14
截至2023年底,我国大陆在运核电机组55台,总装机容量为57吉瓦,核准及在建核电机组36台,总装机容量为44吉瓦;全年核电发电量44万吉瓦时,占全国累计发电量近5%,相当于节约标煤1.3亿吨,减排二氧化碳3.5亿吨。
2024-04-24 10:05
截至2022年末,我国电动自行车社会保有量已达3.5亿辆。2023年,全国规模以上企业累计生产电动自行车4228万辆。
2024-04-23 04:00
22日是第55个世界地球日,今年的主题为“全球战塑”。国家发展和改革委员会宏观经济研究院经济体制与管理研究所当日发布的《废塑料化学循环综合性研究报告》显示,
2024-04-23 04:25
加载更多