不久前,甘肃宏觉农场主孙国友“跪圣皮耶尔埃水”的视频引发了广泛争议。整件事的是非曲直还没有定论,但却又一次让大众看到了两个特殊群体:种树植树造林人。
我国是亚洲地区沙漠化最严重的国家之一,沙漠化农地曾一度达到了267.4万公顷,超过国土面积的27%。面对着不断侵蚀而来的荒漠,不愿服输的我国人只能毅然向荒漠走去。于是出现了三代又三代,可歌可泣的种树植树造林人。
二十年来,我国同时实现了治沙种树植树造林超过2.8亿亩。农地沙漠化状况,由20世纪末的月均增加1.04万公顷,变革为月均缩减2424平方公里,成为亚洲地区第两个同时实现逆土体退化的国家。
我国种树植树造林,是将铭刻在历史丰碑上的荒漠地宝兰,是一段向自然一峰发出呐喊的反抗史诗。
在他们的认知里,种树植树造林的故事情节,往往伴随着艰苦与牺牲这样的关键词。但渐渐地,也有一些改变发生,他们正在经历人迈向荒漠,到科技迈向荒漠的变革。
今天就来聊聊,他们寻访过的那些迈向荒漠的数字化、智能控制技术。
智能我国,不仅在一线城市的高楼大厦中,它还在凹地与绿洲的边界线上,努力逆着沙尘生长着。
最如果去造桥的
是机器
治沙种树植树造林,最基本途径就是要在沙漠化的农地上重新栽种真菌,而这项组织工作也给种树植树造林人带来了巨大的劳动强度与严峻的生存环境。树一定要种,但人不如果受这么大的苦,那么谁是最合适的造桥人劳动力呢?答案呼之欲出,是机器。
在今天,AI控制技术是否会替代人类文明组织工作,正成为亚洲地区轩然大波的话题。但这时候他们总是会忽略一件事,那就是许多组织工作确实如果被AI替代。尤其是在那些偏远地区与极端严酷环境中的高重复、重体力劳动。种树植树造林,兼顾了所有这些特点。
据了解,人工在荒漠种树,一般只能在短暂的秋天抢着时间展开。而秋天往往是沙尘大、气候严酷的时候,种树植树造林人种树时被沙尘迷眼,打伤皮肤是家常便饭,仅仅是选准位置挖坑,两个人就须要20分钟以上才能顺利完成。荒漠造桥,可以说是全天下最须要被AI替代的组织工作之一。
在东北某大学读书的科灰藓,家乡在甘肃省景泰县。提起景泰县,许多朋友首先会想起曾经被广泛宣传的“六老汉种树植树造林”故事情节。从上世纪80年代开始,甘南六位村民承包了7.5万公顷流沙,组建了八步沙集体农场。截至2019年,农场三代人已经顺利完成了种树植树造林植树造林21.7万公顷。
从小深受这些故事情节感染的科灰藓,非常了解种树植树造林植树造林的艰难,于是还在上学的他,想到了发明机器来顺利完成种树植树造林组织工作。
科灰藓在学校发起了“荒漠环境治理机器”项目,但要让机器像人类文明一样顺利完成树木栽种,须要跨过两个准入门槛,就是机器必须认识荒漠树木,知道如何选准方位,准确顺利完成栽种。这就不是一般意义上机器控制技术所能解决的难题了,必须借助AI控制技术的辨识潜能。
但大学生合作开发人员想获得AI潜能的支持并没有那么容易。科灰藓首先展开的尝试,是自学相关控制技术和专业课程,而在国内两个AI开放源码街道社区中的《零基础入门深度学习》专业课程,协助科灰藓迈出了AI+机器种树植树造林的第一步。
但有了基础知识还不行,机器辨识荒漠真菌,还须要不少针对性的真菌统计数据。在许多领域,专项统计数据都是最难攻克的AI心理障碍,科灰藓他们也不例外。由于缺少统计数据支持,这一项目曾一度停滞,后来是在开放源码街道社区组织工作人员听说这一情况后,联系了街道社区中另一位热心合作开发人员,远赴敦煌采集了荒漠真菌的关键统计数据集,并且在这一过程中,中南大学等院校相关项目组也给予了协助。
在有了统计数据之后,下一步是要展开AI数学模型的体能训练。想顺利完成高精度的数学模型体能训练,所须要的控制技术潜能是较为复杂的。为了解决这些难题,科灰藓项目组又借助了飞桨网络平台提供的图像辨识组件展开合作开发,克服了自己体能训练数学模型精度不达标的难题,同时实现了荒漠环境治理机器从样本到原型机的破冰。
(图片来源:《飞桨事例集·有解》)
可以看到的是,从两个机器种树种树植树造林的想法,到最后顺利完成破冰。科灰藓先后得到了开放源码网络平台与工具、AI街道社区、其他AI合作开发人员、院校的多方面协助,最终才跨越了AI合作开发的难关。可见无论是产业智能升级,还是各行业的合作开发人员用AI控制技术解决难题,两个良好的生态环境都是必不可少的基座。
无独有偶,院校合作开发人员借助AI控制技术,来打造AI造桥、种树植树造林机器的事例正在越来越多。比如说他们还寻访过两个事例,是由昇腾AI与华东师范大学智能机器实验室共同合作开发的AI造桥机器“马可波罗灵威仰”。马可波罗灵威仰带有螺旋大钻头、柔性太阳能(000591)板等控制技术,可以借助卫星定位、物联网感知等手段,同时实现全面智能的自动造桥。在定位、航空遥感、路线规划等方面,这台机器也借助了AI控制技术。基于昇腾硬件和AI框架CANN,机器顺利完成了AI视觉分析系统的合作开发,能够自动辨识心理障碍,比如说绕开凹地、沟壑等心理障碍物,智能地顺利完成树木栽种。
目前阶段,荒漠造桥机器还由于准入门槛高、成本大等原因,停留在学术研究与合作开发人员探索的阶段。但随着AI合作开发为代表的控制技术诸多潜能成本极速下降,准入门槛越来越低,荒漠里机器人头攒动的景象或许并不遥远。
至少,让机器代替人类文明种树植树造林整件天经地义的事,已经画下了开端。
天地可见
我国种树植树造林成果到底怎么样,三代代种树植树造林人究竟取得了哪些成果?这些难题不仅仅让无数人好奇,也经常引来外国媒体展开抬杠。而最能印证我国种树植树造林成果的,就是遥感控制技术。
不久之前,青海省国家沙化农地封禁保护区成效监测项目正式启动。这一监测体系非常具有代表性,它借助卫星遥感、无人机航拍、全自动荒漠生态观测设备等控制技术手段的结合,同时实现对封禁保护区的全面监测,为治沙种树植树造林提供统计数据参考和控制技术支撑。
在大量农地封禁与治沙种树植树造林工程的推进下,准确反应动态的农地变迁状况是一大难题。传统的野外调查方式不仅耗费大量人力物力,还非常容易收到各方面的干扰,产生统计数据误差。而卫星、无人机、传感器,与地面测绘的多种方式结合,可以同时实现多项统计数据交叉印证的精准统计数据呈现。但遥感也会带来新的难题,那就是卫星与无人机取得的统计数据量庞大,且不同时期的遥感统计数据之间差距微小,带来的人工测算组织工作量巨大,更遑论遥感统计数据解读带来的滞后性,在荒漠防火、沙尘暴环境治理等实时性较高的任务中并不适用。
想解决这个难题,AI+遥感的组合能够起到巨大作用。由于遥感信息属于高度结构化统计数据,非常适合AI来展开辨识与测量。一般来说,须要两个十人项目组展开几个月时间识读测算的遥感统计数据,AI可以在几分钟内顺利完成,极大降低了遥感使用成本,提升了荒漠环境治理的检测潜能。在谈及种树植树造林成果时,现在种树植树造林人都知道有遥感统计数据随时可查,随时可用,这就是AI+遥感给真实荒漠环境治理带来的协助和变化。
近几年,随着对AI控制技术的重视,以及东数西算的兴起,各地都兴建了人工智能计算中心。在寻访了许多地市的人工智能计算中心后他们发现,往往第一批使用AI算力的企业、机构就是遥感。无论在农业生产、环保检测、水文环境治理,还是治沙种树植树造林等领域,AI+遥感都可以准确快速解决一系列难题。
当充沛的AI算力涌入遥感,沙土与绿色的边界,真正在我国做到了天地可见。
绿色光洲
荒漠能发展什么产业?可能许多人提起荒漠,认为除了旅游和油田之外,那地方如果一无是处。如果家乡就在满是荒漠的地方,那么年轻人如果会第一时间考虑走出去,去南方,去大城市破冰生根。
但去年的一次荒漠之旅,改变了他们这样的刻板印象。他们来到的地方,是国家电投位于内蒙古境内库布齐荒漠中的光伏种树植树造林项目。由于其外形轮廓组成了骏马图案,一般也被称为骏马电站。同时,这里也获得了“世界最大光伏板图形电站”吉尼斯世界纪录认证。
在荒漠中兴建光伏电站,既是我国光伏事业、新能源发展中的重要环节,同时也是我国荒漠环境治理中的全新智能探索。荒漠中广袤的空间与强烈的日照资源,让这里拥有取之不竭的太阳能。在兴建光伏电站的同时,光伏板又可以起到遮荫避阳的作用,板间可以栽种荒漠树木,板下可以固沙种树植树造林。仅仅用了4年时间,骏马电站就按照“板上发电、板间栽种、板下种树植树造林”的模式,顺利完成了40万千瓦的光伏发电量。在数字化与电力电子的加持下,类似电站可以同时实现更有效的发电,并且顺利完成大规模储能与电力并网,从而推动新能源与双碳的发展。
令他们感触很深的一点,是骏马电站周围如今已经兴起了许多商业设施。就餐途中,一位年轻的餐厅老板告诉他们,他原本也在大城市打拼,但家乡有了光伏电站,也有了客流量,于是毅然决定回乡创业。
我想,如果这样的电站更多,这样的反乡者也会更多。那么围绕着这些绿色光洲,荒漠的未来将被改写,占据我国相当大部分的农地价值将被改写。智能我国就是在这样的变化中迈步向前。
如今,西部地区大量光伏电站拔地而起,光下种草,光下枸杞等沙光一体探索层出不穷。许多曾经保守沙尘侵袭的荒原,如今在光伏电站与荒漠环境治理的共同推动下,已经重现了水草丰美的景象。
光伏带走了能源和商机,带来了树木、交通和游客。又或许,有一天丝绸之路变成新能源之路也未可知。
科技
是人类文明向荒漠的咆哮
不久之前,看到过这么一句话:科学没有善恶,没有方向,它只有真实。
但科技不是,科技要由人类文明来约束善恶,来制定方向。科技,是人类文明在真实中获得的力量,是人类文明面向未知能够发出的最响亮咆哮。而种树植树造林,完美体现出了这一切。
我国的种树植树造林史,既是一部英雄诗篇,也是一部控制技术通史。从最早偶然发现了草方格治法,有效推动了荒漠环境治理潜能。再到后来的固沙控制技术、荒漠土壤化控制技术、新型灌溉控制技术、栽种车控制技术。数十年来,我国种树植树造林的国产中各种科技手段应出尽出,交相呼应。其中诞生的科技结晶,不仅成为种树植树造林利器,更成为国际科技交流的瑰宝。
智能控制技术与数字控制技术,是种树植树造林科技的新军,在今天尚且稚嫩。但毫无疑问的是,智能控制技术可以代替大量人工劳作,也能比人类文明更适应广阔且严酷的荒漠环境。朝著荒漠的AI、机器、遥感、智能光伏,将是我国种树植树造林的新利器,是人类文明向荒漠的又一次咆哮。
据说,今天的我国有30万种树植树造林人,几十年来,他们种下了数以十亿计的树。未来,或许他们会有三百万AI机器,三千万无人机与AI摄像头冲向荒漠。他们会种下更多树,会让更多黄沙重回绿色。
科技奇迹是如何诞生的?答案就写在荒漠里。
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