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

  • 甘肃渭源突发山洪 已致10人死亡

  • 福建长汀中复村:红色热土绘新卷

独家策划

推荐阅读
刘文郡:中国启动“人工智能+”行动,通过协同推进传统产业改造升级、新兴产业培育壮大与未来产业前瞻布局,让人工智能深度赋能千行百业。中国相继提出《全球人工智能治理倡议》《“人工智能+”国际合作倡议》,发布《人工智能能力建设普惠计划》《人工智能合作发展行动计划》,倡议成立世界人工智能合作组织。
2026-07-27 09:31
7月26日18时,水利部和中国气象局联合发布红色山洪灾害气象预警,江西南部、广东中北部局地发生山洪灾害可能性很大(红色预警)。涂勇介绍,主汛期山区降雨突发性强、峡谷汇水迅猛,进山务必提前关注山洪、暴雨预警,收到预警应立即取消行程。
2026-07-27 09:29
7月26日凌晨,今年第12号台风“红霞”在广东惠州市惠东县平海镇沿海登陆。”  针对台风远距离水汽输送导致的暴雨预报难题,气象部门采用集合预报方法,通过多个模式、多个初始场的集成分析,量化预报的不确定性。
2026-07-27 09:28
眼下正是小龙虾上市的季节,走进安徽省滁州市全椒县十字镇陈浅村潘氏龙虾万亩养殖基地,养殖户们正下田捕捞小龙虾。当前,全椒县稻虾综合种养面积36.5万亩,小龙虾年产量5.5万吨,稻虾全产业链综合产值34亿元、从业人数4万多人,小龙虾成了乡村振兴的主导产业之一。
2026-07-27 09:28
光明日报武汉7月26日电 记者王建宏、张锐从华中农业大学获悉,该校熊立仲教授团队近日鉴定出一个名为“ROAD1”的稻属特异抗旱孤儿基因,并发现携带这个功能等位基因的水稻在田间干旱条件下产量较对照显著提高。
2026-07-27 09:27
光明日报北京7月26日电 记者张胜从自然资源部获悉,每年的7月26日是联合国教科文组织确立的“世界红树林日”。自然资源部数据显示,自《红树林保护修复专项行动计划(2020—2025年)》印发实施以来,我国完成新营造红树林约1.16万公顷(17.4万亩),是全球少数红树林面积持续增加的国家之一。
2026-07-27 09:27
国家药监局近日批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。该药为原创靶点、新机制罕见病治疗药物,在中国、美国、日本、欧盟同步申报,我国率先完成审批,实现全球“首报首发”的历史性突破。
2026-07-24 08:55
记者从市场监管总局了解到,国际电工委员会智能制造系统委员会近日发布IEC SRD 63459:2026《智能制造用例模板》国际标准。为此,国际电工委员会智能制造系统委员会于2019年成立首个工作组,组织各国专家制定国际统一的智能制造用例模板,以统一的方式描述、存储和使用用例。
2026-07-24 08:51
23日20时,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将天链二号06星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-07-24 08:50
王虹、邓煜与其他两位数学家共同获得菲尔兹奖,这是令国人振奋的消息,也是中国数学家感到自豪的时刻。邓煜的另一项研究,是与合作者成功建立了三维波动方程吉布斯测度的不变性,将概率论方法系统性地引入波动方程研究。
2026-07-24 08:49
记者从北京大学获悉,2026年国际数学家大会23日在美国费城开幕。王虹,本科就读于北京大学数学科学学院,获理学学士学位;2014年相继取得巴黎综合理工学院工程师学位与巴黎-萨克雷大学硕士学位;后于麻省理工学院完成博士学位。
2026-07-24 08:48
7月22日,美国佛蒙特大学研究团队在《自然》杂志发表论文称,他们在北美鲶鱼体内发现一种可传染的黑色素瘤。换言之,肿瘤细胞本身就是“感染因子”,如同寄生虫一般,从一条鱼传到另一条鱼。这些带病的鲶鱼,正为科学界提供一个观察癌症演化的难得机会。
2026-07-23 09:57
《自然》杂志22日发表了一项天文学研究,可能揭示了人类对首个已知的系外卫星(exosatellite)的观测。在三层等级系统中,一颗恒星周围有一颗伴星,如行星或褐矮星,而第三个天体围绕伴星,这第三个天体可称为系外卫星。
2026-07-23 09:57
生物腐烂是生态系统养分循环的关键过程,但腐烂区域同时也是病原微生物高度活跃、可能对活体植物造成侵害的“危险区”。
2026-07-23 09:49
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上的讲话中指出,“科学的未来在青年”,强调“要把青年科技人才队伍建设作为一项战略工程,全方位做好培养、引进、使用工作”。
2026-07-23 09:49
黄瓜是受到全球广泛喜爱的蔬菜,它源自喜马拉雅山脉南麓,由其野生祖先驯化而来,历经2000余年的传播扩散,遍布世界。中国科学院院士、崖州湾国家实验室副主任钱前评价,该研究为黄瓜分子设计育种提供了坚实支撑,兼具重要基础科学价值与育种应用前景。
2026-07-23 09:48
中国水稻研究所研究员王克剑团队近日在杂交水稻育种领域取得重要进展——成功研发出克隆效率稳定超过99%、结实完全正常的一系法杂交水稻,团队将其命名为“一系1号”。图为团队创制的无融合生殖株系在试验田大群体种植下表现出的克隆效率与结实率情况。
2026-07-22 09:35
今年新增农业机器人、盐碱地科学与工程、智慧渔业三大新农科专业,分别由江苏大学、山东农业大学、宁波大学首批开设,为涉农人才培养开辟了新跑道。
2026-07-22 09:31
这场举世瞩目的盛会,凝聚共识,密集发布国际合作倡议与行动计划,为促进全球人工智能朝着向上向善、造福人类的方向发展注入了更多新动能。
2026-07-22 09:29
虽然现阶段机器人能做的事还很有限,但这种“人机搭档”的新模式,让我们的生活服务向高品质、多样化和便利化发展。我想,这就是科技落地的意义吧。
2026-07-22 09:28
加载更多