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一粒米的背后,是鲲鹏从“可用”到“好用”的跨越

  俗话说:“民以食为天,食以稻为先”。水稻在中国种植已经有7000多年的历史了,是人类重要的粮食作物之一。

  金秋是收获的季节,稻浪起伏,稻谷飘香。从一颗稻谷到另一颗稻谷,它代表着丰收,也代表着轮回。在这样一个循环往复的过程中,创新科技为秋粮丰收提供了全面、高效的支撑。

  要知道,在水稻成长过程中,从育种到栽培再到丰收,凝聚了无数科研人员的心血,科技正在为每一粒米护航,端牢中国饭碗注入力量。其中,“水稻适度加工技术”正在为水稻提质增收发挥着重要作用。

  工程北米斩获全国金奖

  近日,鲲鹏应用创新大赛2022全国总决赛在杭州闭幕。哈尔滨工程北米科技有限公司“数智识米——基于鲲鹏服务器的水稻适度加工解决方案”从全国21个赛区2000多支队伍中脱颖而出,获得全国总决赛企业数字化赛题金奖。

  据了解,哈尔滨工程北米科技有限公司,是由哈尔滨工程大学、黑龙江省政府和黑龙江新产业投资集团持股孵化的国家高新技术企业。公司是黑龙江省技术创新示范企业,并拥有省级技术创新中心“水稻适度加工智能技术创新中心”。

  本次斩获金奖的是工程北米公司的数智识米团队,该团队组建于2021年9月。团队成员涵盖软件、算法、测试、运维等方面。团队使命是助力鲲鹏生态的基础技术全栈发展和产业落地,共推稻米加工数字化转型。

  “水稻适度加工”痛点多

  水稻适度加工,是采用特殊技术在加工过程中保留传统加工工艺无法保留的胚芽和糊粉层,实现了在加工过程的节粮减损。由于胚芽占整个大米的3%-5%的重量,如果能够得到保留,相当于粮食增产3%-5%。该项技术涉及水稻加工、检测、包装、储运等多个行业,是高端装备制造、信息技术和农业等多个学科相互交叉而产生的新兴领域。

  如今,我国约有一万余家稻米加工企业,年加工量达到2.1亿吨。从国家粮食和物资储备局获悉,据测算,我国粮食在加工环节损失量每年在150亿斤以上,其中我国每年在水稻加工环节就损失了59亿斤。

  据数智识米团队负责人表示,水稻适度加工存在诸多痛点:

  一人对多机,检测数据不准确

  在加工过程中产生,绝大部分加工企业凭借人工巡检实现碾米工艺、设备性能和操作管理水平等指标。普遍出现工艺不合理、设备不合适、流量不平衡、砻碾设备技术参数不当、高温(湿)差、撞击以及操作不当等现象,从而造成加工浪费。

  一切等数据,工艺调整不及时

  当前,最严谨的检测,仅2小时检测一次,每次检测时间不少于10分钟,而稻米加工以每小时5-25吨的流速推进,检测速度远跟不上加工生产速度。同时,检测样本量小,数据具有很大的随机性,检测结果无法在加工过程中作为评价依据使用。

  一眼定乾坤,碾磨精度靠经验

  加工精度依赖技术工人的经验。在加工不同大小稻米时未进行分离处理,特别是特小或特大稻谷,包括砻谷机、谷糙分离机、碾米机、抛光机等设备加工精度达不到要求,摩擦碾白时压力大小不系统,产生极大的浪费。

  针对上述痛点,最终,数智识米团队决定采用鲲鹏服务器为核心计算设备,创新地提出了基于鲲鹏服务器的水稻适度加工解决方案。该方案的整体架构由设备端、边缘端及云端三部分组成。通过使用靠近数据源头的边缘计算来提供强实时、高效率的数据处理服务。边云协同进一步实现编排调度、资源管理从而为无所不在的计算提供高效、稳定、安全的算力支撑。

  据数智识米团队负责人表示,该方案有两大创新点:

  其一,该方案是首次将鲲鹏服务器应用于农业加工领域。基于昇腾AI完成云端训练和边缘侧推理,将推理得到的数据上传到鲲鹏服务器,服务器进行大数据分析形成加工工艺参数,下发到产线进行执行,进一步提高粮食产量。

  其二,团队通过在鲲鹏服务器上搭建稻米加工大数据平台,利用大数据分析将采集的水稻加工的设备运行数据转化为我们需要的各类匹配信息。通过匹配数据的挖掘,使用聚类算法,将不同水稻品种的加工策略分为不同的类簇,再对类簇中的加工策略进行对比研究,发现其潜在的模式规律,实现加工策略与加工对象的精准匹配。多品种稻米加工的通用模型的构建,能够使得生产环境摆脱必须依赖技术工人的经验的问题,实现端云协同,加速产业升级与复制落地。

  在实际价值方面,据数智识米团队负责人透露,团队以前用的是x86平台。在x86平台上,大数据分析算法耗费时间较长,影响稻米的加工生产效率。而鲲鹏平台采用ARM架构,多核,非常适合大数据、高性能计算以及数据库等应用场景。

  数智识米团队负责人表示,鲲鹏平台在水稻加工大数据分析时的性能非常突出。尤其是在运行机器学习算法时,性能平均提高了10倍左右,提高了加工生产效率,在数据库存取方面,性能也得到了3倍左右的提升。

  鲲鹏应用创新大赛打造创新人才聚集高地

  鲲鹏应用创新大赛作为鲲鹏计算产业面向全栈开发者的年度高端赛事,已经连续举办三届,今年这场大赛依旧火热。

  人才是鲲鹏计算产业的“星星之火”,本届大赛共吸引2000多个团队,产生了1000多份高质量初赛作品,引领了5000多个开发者加入鲲鹏生态建设,为计算产业的发展和数字经济发展创新提供了强大的新动能。

  据笔者观察,今年大赛有7个赛道,比赛队伍有企业,有运营商,还增加了不少科研团队和高校团队,大赛推动把大量的应用从原有的传统计算体制,迁移到当前规模部署的鲲鹏+openEuler系统上,提升了使用率,大部分参赛作品使用了鲲鹏生态软硬件工具。

  如今,鲲鹏生态已经覆盖到了政府、金融、电信等各大行业,正在向着更加广阔的应用领域发展,为行业数字化提供更加强大的根基。

  数智识米团队负责人表示,这几个月来,团队一直在积极筹备比赛,包括软件的开发、移植、调优以及系统的整体联调,项目解决方案的设计、修改等。鲲鹏生态创新中心给了我们资源上的支持,而在调试过程中,鲲鹏的技术人员给了我们技术上的支持,帮我们解决了很多问题。

  作为鲲鹏展翅合作伙伴,工程北米获得了鲲鹏生态创新中心的算力支持、技术支持等,为工程北米在农业加工领域注入了源源不断的动能。

  可能有人要问了,为什么鲲鹏要连续3年举办鲲鹏应用创新大赛?除了加速推动应用创新之外,我想,鲲鹏更看重的是人才的培养。国之重器离不开大国工匠,鲲鹏应用创新大赛让更多的产业人才和企业认识并使用鲲鹏生态基础软硬件设施,汇聚人才,凝心聚力,笔者感觉到鲲鹏生态从技术到产品,从应用到生态取得了快速的发展,给产业更多的信心,为数字中国建设添砖加瓦。

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