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打卡智能中國(四):向著沙漠,向著沙漠

腦極體 ? 來源:腦極體 ? 作者:腦極體 ? 2023-04-12 09:40 ? 次閱讀
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前不久,寧夏靈武市林場主孫國友“跪地求水”的視頻引發了廣泛爭議。這件事的是非曲直還沒有定論,但卻又一次讓大眾看到了一個特殊群體:治沙人。

中國是全球荒漠化最嚴重的國家之一,荒漠化土地一度達到了267.4萬平方公里,超過國土面積的27%。面對著不斷侵蝕而來的沙漠,不愿服輸的中國人只能毅然向沙漠走去。于是出現了一代又一代,可歌可泣的治沙人。

二十年來,中國實現了防沙治沙超過2.8億畝。土地荒漠化狀況,由20世紀末的年均增加1.04萬平方公里,轉變為年均縮減2424平方公里,成為全球第一個實現逆土體退化的國家。

中國治沙,是將銘刻在歷史豐碑上的沙漠長歌,是一段向自然偉力發出吶喊的反抗史詩。

在我們的認知里,治沙的故事,往往伴隨著艱苦與犧牲這樣的關鍵詞。但漸漸地,也有一些改變發生,我們正在經歷人走向沙漠,到科技走向沙漠的轉變。

今天就來聊聊,我們探訪過的那些走向沙漠的數字化、智能化技術。

智能中國,不僅在一線城市的高樓大廈中,它還在沙丘與綠洲的邊界線上,努力逆著風沙生長著。

最應該去種樹的,是機器人

防沙治沙,最基本途徑就是要在荒漠化的土地上重新種植植物,而這項工作也給治沙人帶來了巨大的勞動強度與嚴峻的生存環境。樹一定要種,但人不應該受這么大的苦,那么誰是最合適的種樹人勞動力呢?答案呼之欲出,是機器人。

在今天,AI技術是否會取代人類工作,正成為全球熱議的話題。但這時候我們總是會忽略一件事,那就是很多工作確實應該被AI取代。尤其是在那些偏遠地區與極端惡劣環境中的高重復、重體力勞動。治沙,兼顧了所有這些特點。

據了解,人工在沙漠植樹,一般只能在短暫的春天搶著時間進行。而春天往往是風沙大、氣候惡劣的時候,治沙人植樹時被風沙迷眼,打傷皮膚是家常便飯,僅僅是找準位置挖坑,一個人就需要20分鐘以上才能完成。沙漠種樹,可以說是全天下最需要被AI取代的工作之一。

在東北某大學讀書的小高,家鄉在甘肅省古浪縣。提起古浪縣,很多朋友首先會想起曾經被廣泛宣傳的“六老漢治沙”故事。從上世紀80年代開始,古浪六位村民承包了7.5萬畝流沙,組建了八步沙集體林場。截至2019年,林場三代人已經完成了治沙造林21.7萬畝。

從小深受這些故事感染的小高,非常了解治沙造林的艱難,于是還在上學的他,想到了發明機器人來完成治沙工作。

小高在學校發起了“沙漠治理機器人”項目,但要讓機器人像人類一樣完成植被種植,需要跨過一個門檻,就是機器必須認識沙漠植被,知道如何找準方位,準確完成種植。這就不是一般意義上機器人技術所能解決的問題了,必須利用AI技術的識別能力。

但大學生開發者想要獲得AI能力的支持并沒有那么容易。小高首先進行的嘗試,是自學相關技術和課程,而在國內一個AI開源社區中的《零基礎入門深度學習》課程,幫助小高邁出了AI+機器人治沙的第一步。

但有了基礎知識還不行,機器人識別沙漠植物,還需要不少針對性的植物數據。在很多領域,專項數據都是最難攻克的AI障礙,小高他們也不例外。由于缺少數據支持,這一項目一度停滯,后來是在開源社區工作人員聽說這一情況后,聯系了社區中另一位熱心開發者,遠赴敦煌采集了沙漠植物的關鍵數據集,并且在這一過程中,蘭州大學等高校相關團隊也給予了幫助。

在有了數據之后,下一步是要進行AI模型的訓練。想要完成高精度的模型訓練,所需要的技術能力是較為復雜的。為了解決這些問題,小高團隊又利用了飛槳平臺提供的圖像識別套件進行開發,克服了自己訓練模型精度不達標的問題,實現了沙漠治理機器人從樣本到原型機的落地。

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(圖片來源:《飛槳案例集·有解》)

可以看到的是,從一個機器人植樹治沙的想法,到最后完成落地。小高先后得到了開源平臺與工具、AI社區、其他AI開發者、高校的多方面幫助,最終才跨越了AI開發的難關。可見無論是產業智能化升級,還是各行業的開發者用AI技術解決問題,一個良好的生態環境都是必不可少的基座。

無獨有偶,高校開發者利用AI技術,來打造AI種樹、治沙機器人的案例正在越來越多。比如我們還探訪過一個案例,是由昇騰AI與華東師范大學智能機器人實驗室共同開發的AI種樹機器人“東方青帝”。東方青帝帶有螺旋大鉆頭、柔性太陽能板等技術,可以利用衛星定位、物聯網感知等手段,實現全面智能化的自動種樹。在定位、避障、路線規劃等方面,這臺機器人也利用了AI技術。基于昇騰硬件和AI框架CANN,機器人完成了AI視覺分析系統的開發,能夠自動識別障礙,比如繞開沙丘、溝壑等障礙物,智能化地完成植被種植。

目前階段,沙漠種樹機器人還由于門檻高、成本大等原因,停留在學術研究與開發者探索的階段。但隨著AI開發為代表的技術諸多能力成本極速下降,門檻越來越低,沙漠里機器人人頭攢動的景象或許并不遙遠。

至少,讓機器人代替人類治沙這件天經地義的事,已經畫下了開端。

天地可見

中國治沙成果到底怎么樣,一代代治沙人究竟取得了哪些成果?這些問題不僅僅讓無數人好奇,也經常引來外國媒體進行抬杠。而最能印證中國治沙成果的,就是遙感技術。

不久之前,青海省國家沙化土地封禁保護區成效監測項目正式啟動。這一監測體系非常具有代表性,它利用衛星遙感、無人機航拍、全自動荒漠生態觀測設備等技術手段的結合,實現對封禁保護區的全面監測,為防沙治沙提供數據參考和技術支撐。

在大量土地封禁與防沙治沙工程的推進下,準確反應動態的土地變遷狀況是一大難題。傳統的野外調查方式不僅耗費大量人力物力,還非常容易收到各方面的干擾,產生數據誤差。而衛星、無人機、傳感器,與地面測繪的多種方式結合,可以實現多項數據交叉印證的精準數據呈現。但遙感也會帶來新的問題,那就是衛星與無人機取得的數據量龐大,且不同時期的遙感數據之間差距微小,帶來的人工測算工作量巨大,更遑論遙感數據解讀帶來的滯后性,在沙漠防火、沙塵暴治理等實時性較高的任務中并不適用。

想要解決這個問題,AI+遙感的組合能夠起到巨大作用。由于遙感信息屬于高度結構化數據,非常適合AI來進行識別與測量。一般來說,需要一個十人團隊進行幾個月時間識讀測算的遙感數據,AI可以在幾分鐘內完成,極大降低了遙感使用成本,提升了沙漠治理的檢測能力。在談及治沙成果時,現在治沙人都知道有遙感數據隨時可查,隨時可用,這就是AI+遙感給真實沙漠治理帶來的幫助和變化。

近幾年,隨著對AI技術的重視,以及東數西算的興起,各地都興建了人工智能計算中心。在探訪了很多地市的人工智能計算中心后我們發現,往往第一批使用AI算力的企業、機構就是遙感。無論在農業生產、環保檢測、水文治理,還是防沙治沙等領域,AI+遙感都可以準確快速解決一系列問題。

當充沛的AI算力涌入遙感,沙土與綠色的邊界,真正在中國做到了天地可見。

綠色光洲

沙漠能發展什么產業?可能很多人提起沙漠,認為除了旅游和油田之外,那地方應該一無是處。如果家鄉就在滿是沙漠的地方,那么年輕人應該會第一時間考慮走出去,去南方,去大城市落地生根。

但去年的一次沙漠之旅,改變了我們這樣的刻板印象。我們來到的地方,是國家電投位于內蒙古境內庫布齊沙漠中的光伏治沙項目。由于其外形輪廓組成了駿馬圖案,一般也被稱為駿馬電站。同時,這里也獲得了“世界最大光伏板圖形電站”吉尼斯世界紀錄認證

在沙漠中興建光伏電站,既是中國光伏事業、新能源發展中的重要環節,同時也是中國沙漠治理中的全新智能化探索。沙漠中廣袤的空間與強烈的日照資源,讓這里擁有取之不竭的太陽能。在興建光伏電站的同時,光伏板又可以起到遮蔭避陽的作用,板間可以種植沙漠植被,板下可以固沙治沙。僅僅用了4年時間,駿馬電站就按照“板上發電、板間種植、板下治沙”的模式,完成了40萬千瓦的光伏發電量。在數字化與電力電子的加持下,類似電站可以實現更有效的發電,并且完成大規模儲能與電力并網,從而推動新能源與雙碳的發展。

令我們感觸很深的一點,是駿馬電站周圍如今已經興起了很多商業設施。就餐途中,一位年輕的餐廳老板告訴我們,他原本也在大城市打拼,但家鄉有了光伏電站,也有了客流量,于是毅然決定回鄉創業。

我想,如果這樣的電站更多,這樣的反鄉者也會更多。那么圍繞著這些綠色光洲,沙漠的未來將被改寫,占據中國相當大部分的土地價值將被改寫。智能中國就是在這樣的變化中邁步向前。

如今,西部地區大量光伏電站拔地而起,光下種草,光下枸杞等沙光一體探索層出不窮。很多曾經保守風沙侵襲的荒原,如今在光伏電站與沙漠治理的共同推動下,已經重現了水草豐美的景象。

光伏帶走了能源和商機,帶來了植被、交通和游客。又或許,有一天絲綢之路變成新能源之路也未可知。

科技,是人類向沙漠的咆哮

不久之前,看到過這么一句話:科學沒有善惡,沒有方向,它只有真實。

但科技不是,科技要由人類來約束善惡,來制定方向。科技,是人類在真實中獲得的力量,是人類面向未知能夠發出的最響亮咆哮。而治沙,完美體現出了這一切。

中國的治沙史,既是一部英雄詩篇,也是一部技術通史。從最早偶然發現了草方格治法,有效推動了沙漠治理能力。再到后來的固沙技術、沙漠土壤化技術、新型灌溉技術、種植車技術。數十年來,中國治沙的國產中各種科技手段應出盡出,交相呼應。其中誕生的科技結晶,不僅成為治沙利器,更成為國際科技交流的瑰寶。

智能技術與數字技術,是治沙科技的新軍,在今天尚且稚嫩。但毫無疑問的是,智能技術可以代替大量人工勞作,也能比人類更適應廣闊且惡劣的沙漠環境。向著沙漠的AI、機器人、遙感、智能光伏,將是中國治沙的新利器,是人類向沙漠的又一次咆哮。

據說,今天的中國有30萬治沙人,幾十年來,他們種下了數以十億計的樹。未來,或許我們會有三百萬AI機器人,三千萬無人機與AI攝像頭沖向沙漠。他們會種下更多樹,會讓更多黃沙重回綠色。

科技奇跡是如何誕生的?答案就寫在沙漠里。

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