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

  • 暑期海南离岛免税购物金额38.2亿元

  • 华为时隔六年再次发布高性能芯片

独家策划

推荐阅读
金星没有卫星。但预印本平台arXiv近日公布的一项模拟研究显示,它在近20亿年的时间里可能拥有过一颗卫星,直到最后将其吞噬。厘清这一过程,有助于了解金星过去的宜居性。
2026-09-08 10:19
近日,生态环境部、科技部、中国人民银行、国务院国资委、金融监管总局等五部门联合印发《关于推动生态环境领域科技创新多元化投入的指导意见》。
2026-09-08 10:13
近日,由中国科学院紫金山天文台、国家天文台、清华大学等组成的研究团队,利用“中国天眼”(FAST)、南非MeerKAT射电望远镜和加拿大—法国—夏威夷光学望远镜,首次在银河系一个古老疏散星团的潮汐尾中直接识别出一颗脉冲星。
2026-09-08 10:04
日前,在国家科技传播中心举办的“新天工开物”科技成就发布会上,曹新有带来了三粒麦种——“济麦22”“济南17”“济麦44”,它们种出的麦子,可不止香在嘴里。
2026-09-08 10:03
北京大学城市与环境学院彭书时、物理学院沈路路研究团队联手国内外合作者首次阐明了甲烷“平台期”的维持机制:排放在涨,只是大气里清甲烷的“清洁队”恰好扩编了。
2026-09-08 10:02
从丝绸、茶叶、瓷器、中药,到酿造、工艺美术、文房四宝,这些文化底蕴深厚的中华传统特色产业均属于历史经典产业。
2026-09-07 17:14
延续已久的“手工科研”模式正在被一种全新的力量改写。
2026-09-07 16:44
一根通体透明的“玻璃棒”——看着像玻璃,其实它叫光纤预制棒,是生产光纤的核心原材料。2011年,我们开启了基于VAD(轴向气相沉积法)/OVD(棒外化学气相沉积法)工艺的大尺寸光纤预制棒自主研发的漫长征途。
2026-09-07 09:40
脑机接口是在大脑与外部设备之间建立直接信息通路的技术系统。“‘北脑一号’的初始版本采用128通道无线全植入柔性电极,电极贴附在硬脑膜外,兼顾安全性和有效性。”罗敏敏说,在可预见的未来,脑机接口有望实现从人脑与人工智能、机器人深度协同,拓展到健康人群的认知、感知增强等。
2026-09-07 09:38
距今约5000至4000年,大麦、小麦、牛与羊等驯化动植物在亚欧大陆的东西两端双向流动,构建起史前时期一幅跨大陆农牧业交流图景。“这表明,麦作农业和技术自新月沃地传入甘肃,可能并不直接伴随着来自西方的大规模人群流入。
2026-09-07 09:29
火红的钢坯从连铸机中源源不断送出,切割枪落下,每一段坯料的目标误差控制在0.2%以内,不超过一根头发丝的直径。从人工经验到数据驱动,从单点突破到全流程协同,从单一学科到交叉融合,安徽工业大学正在为钢铁行业装上“智慧大脑”。
2026-09-07 09:25
2016年,我到法国留学攻读应用科学与技术博士学位。回国后我进入人形机器人领域,发现品牌思维已深入人心。
2026-09-07 09:24
草案不仅从法律上承认自动驾驶的合法身份,解决了“它是什么”的问题,还为其设立行为规范,发放“法律身份证”。
2026-09-04 09:17
开学后,一些孩子坐进教室才发现,黑板上的字看不清了,验光后发现近视。有些家长听说OK镜可以“晚上戴、白天摘”,还有助于延缓近视进展,准备给孩子配一副。孩子能不能佩戴OK镜?需要注意什么?
2026-09-04 09:32
据《自然》近日报道,根据9月1日联合国环境规划署(UNEP)发布的一份报告,按照当前的排放趋势,本世纪全球气温将较工业化前水平上升约1.8℃,这已是预期的最好结果。
2026-09-04 09:26
人类对寻找地外生命的执着,不仅是要证明人类并非宇宙“孤儿”,更重要的是,这可能带来能源、医学等领域的颠覆性突破。
2026-09-04 09:16
大地测量是国家安全的“隐形防线”,是航空航天和深空探测的“眼睛”,是国家基础设施建设的“尺子”和“秤”。
2026-09-04 09:17
全面了解我国管辖海域基础地质与海底构造特征,服务自然资源管理和国土空间规划“一张图”建设
2026-09-03 11:41
为更好地推动我国流感疫苗的预防接种,中国疾病预防控制中心近日发布《中国流感疫苗预防接种技术指南(2026—2027)》。
2026-09-03 11:39
高温超导带材有了更便宜、更结实的“骨架”。记者2日从中国科学院理化技术研究所获悉,该所科研团队成功研制出高温超导带材新型“骨架”——铁基合金基带(DW01)。用该基带制备的超导带材关键性能指标显著优于传统哈氏合金基带产品,标志着我国在实现高温超导带材核心材料自主可控上迈出重要一步。
2026-09-03 10:38
加载更多