零距離

　　一粒米的特殊旅行

　　青年師生組隊用另一種方式打開“禾下乘涼夢”

　　在黑龍江，袁隆平先生的“禾下乘涼夢”，正在一群青年科技工作者的努力下，以智能製造的方式走進現實。

　　登錄控製係統軟件，輸入原料基礎信息及成品指標要求後，經過采集原料圖像信息等多項工序，很快一批含有胚芽的大米就會(hui) 在一款特殊的米機中被生產(chan) 出來……

　　這款特殊米機，由哈爾濱工程大學青年教師李冰攜手90後學生團隊設計並研發，其生產(chan) 的大米與(yu) 日常生活中見到的大米並不相同。因為(wei) 含有胚芽，它的存在猶如為(wei) 大米邊緣處的缺口戴上了“帽子”，讓米粒更為(wei) 圓潤飽滿富有營養(yang) 。

　　小胚芽含有大營養(yang)

　　長期以來，糧食加工減損都是全球各個(ge) 國家關(guan) 注的重要問題。2021年9月，我國倡議召開的國際糧食減損大會(hui) 發布了《國際糧食減損大會(hui) 濟南倡議》，其中提出減少糧食損失和浪費，已成為(wei) 提高糧食安全的重要手段和緊迫的全球性命題。

　　事實上早在2014年，李冰團隊就針對糧食減損問題開始了項目籌備，將某基礎科研項目中的小目標檢測關(guan) 鍵技術，轉化應用到水稻適度加工方向。

　　在前期調研時，團隊發現傳(chuan) 統水稻加工依靠米之間的硬性摩擦，在相互作用力的幫助下實現去皮碾白。這種方式加工出的精白米營養(yang) 較少，剩下的澱粉主要提供熱量，人吃多了容易引起糖尿病等疾病，不利於(yu) 人體(ti) 健康。在加工過程中損失的胚芽富含營養(yang) 成分，被視為(wei) “植物中的軟黃金”，其營養(yang) 價(jia) 值是大米胚乳部分的20倍。相關(guan) 數據顯示，留有胚芽的大米相比精白米，僅(jin) 維生素E的含量就高出210倍。

　　“目前全球水稻加工環節存在著巨大損失，其根源是研究原理的落後和技術的滯後。而落後的研究原理則會(hui) 直接導致糧食損失及營養(yang) 物質的大量流失。”哈爾濱工程大學2017級控製科學與(yu) 工程專(zhuan) 業(ye) 博士李碩峰說。

　　2017年，哈爾濱工程北米科技有限公司應運而生，李冰是該公司的創始人，李碩峰是聯合創始人，他們(men) 帶領團隊開始對活性留胚米智能加工係統進行研發。

　　“我們(men) 要做的就是在去除糙米皮層的同時，將胚芽最大完整度地留下。”李冰說，直到2019年，他們(men) 才初步搭建起水稻適度加工生產(chan) 線，這個(ge) 過程整整花費了兩(liang) 年時間。

　　讓每一粒米都能被“看見”

　　在研發活性留胚米智能加工係統的過程中，團隊提出通過視覺反饋、柔性碾磨等技術，形成一個(ge) 完備的水稻適度加工解決(jue) 方案。這個(ge) 方案一旦落地，將實現水稻加工質的突破。

　　在研究過程中，李冰和學生們(men) 遇到了難題：首先，大米的胚芽非常細小且十分相似，在檢測鏡頭下僅(jin) 占幾十個(ge) 像素，現有的檢測模型難以準確分辨。其次，為(wei) 了測試米機的係統穩定性和適用性，團隊需要采購大量的不同種類的米。

　　“不同的米，形狀也不大相同，在實際加工中大米並不是平鋪的，摻雜在一起容易形成密集粘連，很難實現檢測提取。”李碩峰說。

　　他告訴中青報·中青網記者，要想最大限度地保留胚芽，必須先細致觀察原料圖像信息，才能根據品質偏差實施動態調整。為(wei) 此，團隊基於(yu) 胚芽的特征，自主搭建了多種模型算法，在算法加持下，大米的視覺檢測準確率達到97.2%，實現了單米粒的檢測提取，讓每一粒米都能被“看見”。

　　在此基礎上，團隊研究出個(ge) 性化碾磨程序，將碾磨精度控製在50微米，做到“一米一參數”，從(cong) 而為(wei) 米機的優(you) 化調整提供數據支撐。

　　大米進入設備後，要經過3道680餘(yu) 次的分層柔性碾磨精細加工。相比傳(chuan) 統的加工方式，團隊采用的加工方式更為(wei) “柔和”。在加工前，團隊首先將米分層鋪開，進入機器後，特殊的米刀在對米摩擦的基礎上，其特殊的構造將米“包裹”起來逐粒進行柔性摩擦，最大可能性地減少對胚芽的破壞。

　　“我們(men) 能將相當於(yu) 頭發絲(si) 三分之一厚度的纖維層精確剝離，使碾磨後的大米胚芽保存完整，依然保留胚芽活性。”團隊成員李佳帥介紹，在采集的圖像中，米粒晶瑩剔透，猶如一顆顆“珍珠”。由於(yu) 其胚芽保存完整，依然保留胚芽活性，業(ye) 內(nei) 人士稱之為(wei) “活米”。

　　經檢測，團隊自主研發的加工係統能實現稻穀留胚率達95%，胚芽完整度大於(yu) 95%，遠超日本留胚率80%的標準，達到國際先進水平，在其他條件不變的情況下，可實現水稻減損3%-5%。

　　“不要小看這個(ge) 數字，2021年全國稻穀產(chan) 量大約為(wei) 4260億(yi) 斤，技術的應用，可以為(wei) 全國的水稻每年在加工環節減少至少127.8億(yi) 斤的損失。”李碩峰說。

　　據了解，李冰團隊“藏糧於(yu) 技——水稻適度加工產(chan) 業(ye) 化助力國家糧食安全”項目的核心技術及設備生產(chan) 均由團隊自主完成，實現了百分之百國產(chan) 化。團隊成員圍繞關(guan) 鍵技術已經發表論文15篇，擁有授權專(zhuan) 利70項，軟件著作權10項。同時，該項目在2020年第七屆中國“互聯網+”大學生創新創業(ye) 大賽中獲得師生共創組金獎。

　　接棒“禾下乘涼夢”

　　“袁隆平先生有一個(ge) 禾下乘涼夢，我們(men) 也有一個(ge) 夢，希望通過技術攻關(guan) ，為(wei) 國家糧食安全保駕護航。”李碩峰說。

　　據他回憶，在項目開展之初，米機加工程序繁多，當時的模型需要人工手動輸入指令，大大降低了檢測的效率。團隊嚐試了框架移植、建立動態鏈接庫、搭建通信接口等方式，使模型在米機的工控機上一鍵開啟自動檢測。在生產(chan) 線搭成後，團隊開始測試程序算法、運行速度和穩定性等，整個(ge) 過程可謂“一步一坎”。

　　團隊成員李銘澤告訴中青報·中青網記者，項目在開展之初，曾因係統崩潰遭遇過機器停機。崩潰的程序、找不出錯處的混亂(luan) 代碼、產(chan) 品穩定性差適配性弱等問題，一次次考驗著團隊的創新能力和耐心。

　　“有的小問題可能是某根需要串聯的線，一不小心連成了並聯，或者電壓不穩等，需要我們(men) 逐個(ge) 排查設備的每個(ge) 節點、每行代碼，一根一根線地查，才能找到問題的根源。有些問題的修複可能需要一兩(liang) 周。”李銘澤說，對著數萬(wan) 行代碼逐行調試，或簡化模型、或更換硬件，進行程序修複，成為(wei) 他們(men) 工作的日常。

　　米機的體(ti) 積很大，團隊成員調試時，需要將整個(ge) 上半身都探到機器裏麵，機器運行的聲音高達八九十分貝，一天下來震得耳朵發疼。

　　功夫不負有心人。經過持續不斷地測試、調節、修複、優(you) 化，團隊成員逐漸實現了設備使用的基本穩定性，但他們(men) 的目標卻不止於(yu) 此。

　　“我們(men) 的目標是推動水稻加工產(chan) 業(ye) 發展升級，絕不能隻做擺在實驗室裏的花架子。”李冰說。

　　在團隊成員的共同努力下，李冰所在的公司在2019年入選首批黑龍江省技術創新中心，獲批建設“黑龍江省工程北米水稻適度加工智能科技技術創新中心”。

　　2020年，黑龍江省農(nong) 科院相關(guan) 負責人主動找到李冰，為(wei) 了驗證設備是否“名副其實”，黑龍江省農(nong) 科院的專(zhuan) 家拿來10餘(yu) 種米，現場檢測設備的加工質量。經過對比，李冰團隊的留胚米智能設備加工質量的確高於(yu) 普通設備。

　　“粒粒皆辛苦，我們(men) 要尊重自然與(yu) 汗水共同締造的產(chan) 物，將最好的技術投入到糧食的加工行業(ye) 。”李冰感慨，用科技為(wei) 國人健康保駕護航，為(wei) 糧食安全貢獻力量，這是他和學生們(men) 一直為(wei) 之努力的目標和信條。

　　未來，李冰團隊計劃在全國建立智能車間與(yu) 智慧工廠，建立多個(ge) 水稻適度加工的產(chan) 業(ye) 基地，將工程設備推廣至全國，將“中國智造”推廣至全世界。

　　中青報·中青網見習(xi) 記者 韓榮 來源：中國青年報