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AI幫助工人曬鹽?大學生暑期實地下鹽場,構建首個鹽田數據集

發布時間:2021-09-06 11:31:58  |  來源:中國網科學  |  作者:張銘陽  |  責任編輯:科學頻道

鹽,人類生存的必需品,也是重要的工業原料。

以海水為原料的制鹽工業,廣泛分布在我國沿海地區。暑期是曬鹽的黃金季節,也是鹽場工人最忙最累的時候。

對于不少出生在“Z世代”的大學生而言,關于“田間地頭”的了解只限于課本、影視劇和長輩們口中的描述,更不必說不少人都十分陌生的曬鹽。

不過,就在剛剛過去的這個暑假里,有一群大學生卻真的走進了鹽場,和鹽田來了次“親密接觸”——他們并不是去體驗勞作,而是攜帶著人工智能的“秘籍”,考慮怎樣在新科技和傳統農業間搭起一座橋梁。

馮慧宇,青島農業大學通信工程專業的大三學生。為了參與今年百度承辦的中國高校計算機大賽-人工智能創意賽,此前與AI沒什么交集的他,開始在百度開源的產業級深度學習平臺飛槳上,狂補AI相關的知識課程。

對于AI“零基礎”的慧宇來說,入門屬實不易。恰巧他的指導老師宋彩霞此前參與過百度聯合各高校開展的人工智能師資培訓活動,便給慧宇介紹了飛槳平臺上的兩個初級實操項目:手寫數字識別和區域房價預測。一步一步,從由淺入深的課程,再到豐富實用的項目實操,慧宇在短短幾個月內進步飛速。

參加比賽不僅需要基礎的AI知識和能力,也要在生活生產中留心可以應用AI的場景?;塾詈屯瑢W齊金虎、于晉翰組成了小團隊,齊金虎的老家在山東昌邑,是重要的曬鹽地之一,從小他對工人曬鹽的操作耳濡目染。

目前,我國圈圍式曬鹽場大多仍采取傳統的人工巡視方式,每一個工人需要負責十個鹽田的管理,要親自檢測鹵水的濃度、水量多少和鹵水的結晶情況。每天早上起來還需要人工犁田,防止鹽板結在一起;如果遇到下雨天,還要用遮蓋布將鹽田蓋起,雨停后再打開。工人長期在鹽田的環境里待著,皮膚很容易受到腐蝕和損傷。

鹽場工人正在工作

“是不是可以考慮AI幫助工人進行曬鹽?”團隊成員一提出這個想法,很快就得到了三個人的響應。翻閱了不少資料,大家發現之前還沒有人做過類似的事情,憑著一股想創新的勁兒,慧宇和小伙伴們最終敲定了這個項目。

想法雖然美好,但真的操作起來卻困難重重,迎面而來的第一個問題就是數據。目前,AI在曬鹽上的應用還是一片空白,慧宇的團隊沒有任何可以用來給模型訓練參考的數據集。

“那就自己采集!”正值暑假,慧宇和團隊里的兩位小伙伴一合計,決心親自去鹽田采集需要的圖片資料。經過溝通,他們聯系到了山東昌邑的三家鹽場,三人即刻動身出發。

慧宇和齊金虎在鹽場

第一次在鹽場見到小山堆一樣的鹽,團隊三位成員都被震住了?!邦^一回見到這種曬出來的大塊的鹽,很震撼?!被塾钊滩蛔∵€想拿一小塊鹽放到嘴里嘗嘗,被曬鹽工人眼疾手快地攔住了,大家都笑了起來。

采集圖片數據的工作很快展開。在昌邑的一周時間里,慧宇和團隊伙伴每天都要待在鹽場,分早上、中午和下午三個時段,從不同光照環境、不同角度給鹽田進行拍照記錄。7月的太陽格外毒辣,鹽田的光反射強到睜不開眼,三個大學生一邊感嘆曬鹽工人確實不易,一邊頂著酷熱汗流浹背地收集照片。

有不少曬鹽工人還會暗中觀察學生們“奇怪”的舉動,時不時還會發出疑問:這是在做啥?拍圖片有啥用?

慧宇團隊在鹽場實地收集數據

最終,慧宇和團隊成員成功收集了上千張照片?;氐綄W校,慧宇在整理圖片時又發現了之前沒想到的一些問題:有些角度重復拍攝的圖片太多,有些照片中鹽田水面的光折射帶來了干擾。

第一次做數據收集,難免有考慮不全的地方?;塾畎蛋涤浵逻@個經驗教訓,對收集的圖片做了更精細的篩選。利用飛槳創建圍圈曬鹽圖像識別的項目后,慧宇團隊成功搭建了相關數據集?!斑@可能是第一個鹽田不同時期狀態的圖片數據集!”

采用了不同的圖像分類模型,團隊將數據集放入模型中,通過飛槳平臺算力模擬與實際結果進行比對,最后選取了準確度較高的模型在項目中進行了應用。在確立模型之后,他們進行了優化算法處理等一系列動作,最終導出了圍圈曬鹽圖像識別的模型。

慧宇和同學在測試模型

在這個過程中,慧宇也偶然地了解到百度飛槳領航團推出的“AI達人創造營”活動,被“30天搞定AI項目全流程實踐”深深吸引。帶著正在做的項目,慧宇加入這個活動中,很快和飛槳的官方工程師接上了頭,也認識了更多和他一樣關注社會每個角落的開發者們。得到了來自官方的技術指導,還有志同道合的開發者同伴們的幫忙和指點,慧宇的項目又向前進了一步。

最終,慧宇和團隊基于飛槳所開發的“圍圈曬鹽圖像智能識別和輔助診斷”應用項目,通過實時觀測鹽田中鹵水的水量、高度和和鹽的結晶程度,將處理的數據傳輸給管理人員,輔助人工判斷分析什么時候該加水、摟鹽、撈鹽、歸坨,準確度達到70%,能夠有效提升工作效率,為曬鹽工人“減負”。

“我記得在曬鹽場做圖片采集的時候,有些工人會懷疑我們做的事情到底能不能成功,到底能做出個什么來?!睂Υ?慧宇和工人們的解釋是:利用人工智能,曬鹽場也許能像現在的智能溫室大棚一樣實現一體化的智能系統,每個流程都有機器幫忙精準控制。

有了第一步,或許在不遠的將來,乘著“飛槳”,這群大學生真的能在鹽田中造出一個有AI的新未來。