新華社合肥3月5日電(記者陳諾、汪奧娜、胡銳、韓旭)一根長長的“自拍桿”,沒有舉高對準自己,反而如“掃雷”般探入麥苗叢中……驚蟄又“蟲”逢,在安徽省合肥市長豐縣,一群科學家正在麥苗地里,給剛出土的害蟲們拍“寫真”?!跋x臉識別”這種農業“黑科技”助力農民“蟲口奪糧”,讓農作物更好地迎接春天。
3月4日,中科院合肥物質科學研究院智能機械研究所科研人員在安徽省合肥市長豐縣的一塊麥田里工作。新華社記者韓旭 攝
100余萬張“寫真”構筑“蟲臉識別”網
在手上掂量,記者才發現,這個給蟲子拍寫真的“自拍桿”不一般:除了頂端的攝像頭,伸縮桿上還加裝了溫度、濕度傳感器以及GPS定位,一部智能手機置于長桿中部。
“無論是高高的果樹,還是茂密的作物叢,抬手就能拍?!敝锌圃汉戏饰镔|科學研究院智能機械研究所科研人員張潔告訴記者,一旦作物根莖、葉片上有蟲,智能終端就能自動識別害蟲種類,并進行數量統計,研判害蟲發生級別,提出相應對策。
“3月3日,河南的麥苗地里發現蚜蟲?!痹谥悄軝C械研究所的計算機后臺,這批“早起的蟲子”的行蹤已盡收工作人員眼底。合照中的“每一位”都被系統自動打上了框,不同種類的蟲子以不同顏色的框加以區分。
這是智能終端自動識別出的害蟲,不同種類以不同顏色的框標記。受訪者供圖
“這就是自拍桿傳回的‘寫真’?!睆垵嵏嬖V記者,在全國農業技術推廣服務中心和安徽省植物保護總站的支持下,2017年,這種“自拍桿”在安徽省的10余個縣區植保站率先應用示范,如今已經推廣應用到河南、江西、湖北等10余個省份的80余家植保站,“依托安徽省農科院的基礎數據,加上多年來各個終端的日常采集,目前已積累了100余萬張病蟲害圖像?!?/span>
這些“寫真”幾乎涵蓋了所有農作物中400余種害蟲的“相貌”,構筑了一張“蟲臉識別”的“天網”。目前這種“自拍桿”針對小麥、水稻、油菜、玉米、大豆5種大田作物的50余種病蟲害,平均識別率達到75%,其中16種重大病蟲害識別率達到85%以上。
一個上門請求激發九年革新
這可不是“數蟲玩”,農作物也怕“疫情”。病蟲測報是科學防治和精準用藥的前提,更是植物保護乃至農業生產的基礎。
2012年,智能機械研究所開始智能化病蟲測報研究。這源于當地植保員的上門請求:“這份工作太難了!”
這是一個需要整天守在農田里的職業,走過每塊田,撥開莖稈、葉片,找蟲子、辨蟲子、數蟲子。一年四季,蟲害不同,調查方法也不一樣。
為了提高效率,過去的植保員使出渾身解數,找土法子?!氨热缗枧姆??!敝悄軝C械研究所科研人員李瑞說,調查稻飛虱這種害蟲,植保員往往拿個白瓷盆,放在一叢水稻旁邊,拍一下水稻立刻數盆里稻飛虱的數量,“這種方法費時費力不說,還極不準確,只能毛估個大概?!?/span>
據張潔介紹,起初他們按照害蟲顏色、大小、形狀、紋理等人工設置特征,開發程序辨別、計數,“然而遇到復雜環境或特征相似的害蟲,這個程序就不好使了?!?/span>
隨著人工智能技術快速發展,科學家們構建起“深度神經網絡”?!斑^去是我們歸納害蟲的特征,如今是計算機自我學習,由它自己總結害蟲的個性和特征?!?/span>
3月4日,中科院合肥物質科學研究院智能機械研究所科研團隊正在對數據庫進行更新處理。新華社記者韓旭 攝
豐富的病蟲害圖像如今是人工智能的學習教材,每入庫一張照片,計算機后臺都會自動生成代碼?!斑@代表著計算機在消化這些新圖像,融會貫通成新知識、新經驗?!睆垵嵳f。
人臉識別專家轉戰“蟲臉”
如今,這個研究“蟲臉識別”的團隊有21名成員,其中有16名博士,全部為“80”“90后”。有意思的是,這其中有不少人竟是研究人臉識別出身。1982年出生的張潔曾經致力于機器學習算法研究。1985年出生的李瑞曾經是一名表情識別專家。他們告訴記者,相較于人臉特征明顯、數據庫大,蟲子不僅小,長得也類似?!氨热绮莸刎澮苟旰宛はx的成蟲長得太像了,只有翅膀花紋存在細微不同,連專家用肉眼都難以分清?!?/span>
32歲的杜健銘去年2月從俄羅斯博士畢業回國,3個月后加入團隊。過去他研究語音識別,對蟲子并不“感冒”。入職以來,他成了蚜蟲專家,“蚜蟲很小,計算、識別難度也很高,挑戰性很大?!彼嬖V記者,起初需要對圖片中的每個蚜蟲進行標記,僅用一周時間,他就標記了6000多張圖片,每張的蚜蟲數量都超過20個,“那段時間一閉眼,滿腦子都是蟲子?!?/span>
“實驗室的算法模型是否可行,需要去田間地頭證明?!崩钊鸹貞?,這幾年除了盯著“蟲臉”,他們這群日常圍著計算機工作的“碼農”經常與農民無異。天不亮就到田里開始工作,每年至少一半的時間要帶著“自拍桿”和相機“追著蟲子跑”。
科研團隊在安徽省宿州市的農地上工作。受訪者供圖
去年春天,《農作物病蟲害防治條例》出臺施行。今年中央一號文件中也提出:強化動物防疫和農作物病蟲害防治體系建設,提升防控能力。無人機、衛星遙感、“蟲臉識別”……“黑科技”正源源不斷加入“滅蟲護糧”的隊伍。
驚蟄之后,萬物復蘇,也是張潔和同事們出發的日子?!跋轮芪覀円淹畋钡霓r村跑一遍?!睆垵嵏嬖V記者,今年他們將繼續擴大數據庫,更新算法,提高識別率,“也期待這項技術在更大范圍內推廣,成為越來越多農民的‘新農具’?!保ㄒ曨l制作:韓旭、胡銳、汪奧娜、陳諾)