鯤鵬從“可用”到“好用”的跨越

蒲陽伯

俗話說：“民以食為天，食以稻為先”。水稻在中國種植已經(jīng)有7 000多年的歷史了，是人類重要的糧食作物之一。從一顆稻谷到另一顆稻谷，它代表著豐收，也代表著輪回，在這樣一個循環(huán)往復(fù)的過程中，創(chuàng)新科技為秋糧豐收提供了全面、高效的支撐。

要知道，在水稻成長過程中，從育種到栽培再到豐收，凝聚了無數(shù)科研人員的心血，科技正在為每一粒米護(hù)航，為端牢中國飯碗注入力量。其中，“水稻適度加工技術(shù)”正在為水稻提質(zhì)增收發(fā)揮著重要作用。

近日，鯤鵬應(yīng)用創(chuàng)新大賽2022全國總決賽在杭州閉幕。哈爾濱工程北米科技有限公司“數(shù)智識米———基于鯤鵬服務(wù)器的水稻適度加工解決方案”從全國21個賽區(qū)2 000多支隊伍中脫穎而出，獲得全國總決賽企業(yè)數(shù)字化賽題金獎。

據(jù)了解，哈爾濱工程北米科技有限公司，是由哈爾濱工程大學(xué)、黑龍江省政府和黑龍江新產(chǎn)業(yè)投資集團(tuán)持股孵化的國家高新技術(shù)企業(yè)。公司是黑龍江省技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)，并擁有省級技術(shù)創(chuàng)新中心———水稻適度加工智能技術(shù)創(chuàng)新中心。

本次斬獲金獎的是工程北米公司的數(shù)智識米團(tuán)隊，該團(tuán)隊組建于2021年9月。團(tuán)隊成員涵蓋軟件、算法、測試、運維等方面。團(tuán)隊使命是助力鯤鵬生態(tài)的基礎(chǔ)技術(shù)全棧發(fā)展和產(chǎn)業(yè)落地，共推稻米加工數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

“水稻適度加工”痛點多

水稻適度加工，是采用特殊技術(shù)在加工過程中保留傳統(tǒng)加工工藝無法保留的胚芽和糊粉層，實現(xiàn)了在加工過程的節(jié)糧減損。由于胚芽占整個大米3 %～5 %的重量，如果能夠得到保留，相當(dāng)于糧食增產(chǎn)3 %～5 %。該項技術(shù)涉及水稻加工、檢測、包裝、儲運等多個行業(yè)，是高端裝備制造、信息技術(shù)和農(nóng)業(yè)等多個學(xué)科相互交叉而產(chǎn)生的新興領(lǐng)域。

如今，我國約有一萬余家稻米加工企業(yè)，年加工量達(dá)到2.1億噸。從國家糧食和物資儲備局獲悉，據(jù)測算，我國糧食在加工環(huán)節(jié)損失量每年在75億千克以上，其中我國每年在水稻加工環(huán)節(jié)就損失了近30億千克。

數(shù)智識米團(tuán)隊負(fù)責(zé)人表示，水稻適度加工存在諸多痛點：

一人對多機(jī)，檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確

在加工過程中產(chǎn)生，絕大部分加工企業(yè)憑借人工巡檢實現(xiàn)碾米工藝、設(shè)備性能和操作管理水平等指標(biāo)。普遍出現(xiàn)工藝不合理、設(shè)備不合適、流量不平衡、礱碾設(shè)備技術(shù)參數(shù)不當(dāng)、高溫（濕）差、撞擊以及操作不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象，從而造成加工浪費。

數(shù)據(jù)、工藝調(diào)整不及時

當(dāng)前，最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z測，僅2 h檢測一次，每次檢測時間不少于10 min，而稻米加工以每小時5 000～25 000 kg的流速推進(jìn)，檢測速度遠(yuǎn)跟不上加工生產(chǎn)速度。同時，檢測樣本量小，數(shù)據(jù)具有很大的隨機(jī)性，檢測結(jié)果無法在加工過程中作為評價依據(jù)使用。

碾磨精度靠經(jīng)驗

加工精度依賴技術(shù)工人的經(jīng)驗。在加工不同大小稻米時未進(jìn)行分離處理，特別是特小或特大稻谷，包括礱谷機(jī)、谷糙分離機(jī)、碾米機(jī)、拋光機(jī)等設(shè)備加工精度達(dá)不到要求，摩擦碾白時壓力大小不系統(tǒng)，產(chǎn)生極大的浪費。

針對上述痛點，最終，數(shù)智識米團(tuán)隊決定采用鯤鵬服務(wù)器為核心計算設(shè)備，創(chuàng)新地提出了基于鯤鵬服務(wù)器的水稻適度加工解決方案。該方案的整體架構(gòu)由設(shè)備端、邊緣端及云端3部分組成。通過使用靠近數(shù)據(jù)源頭的邊緣計算來提供強(qiáng)實時、高效率的數(shù)據(jù)處理服務(wù)。邊云協(xié)同進(jìn)一步實現(xiàn)編排調(diào)度、資源管理從而為無所不在的計算提供高效、穩(wěn)定、安全的算力支撐。

據(jù)數(shù)智識米團(tuán)隊負(fù)責(zé)人表示，該方案有兩大創(chuàng)新點：

其一，該方案是首次將鯤鵬服務(wù)器應(yīng)用于農(nóng)業(yè)加工領(lǐng)域。基于昇騰AI完成云端訓(xùn)練和邊緣側(cè)推理，將推理得到的數(shù)據(jù)上傳到鯤鵬服務(wù)器，服務(wù)器進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析形成加工工藝參數(shù)，下發(fā)到產(chǎn)線進(jìn)行執(zhí)行，進(jìn)一步提高糧食產(chǎn)量。

其二，團(tuán)隊通過在鯤鵬服務(wù)器上搭建稻米加工大數(shù)據(jù)平臺，利用大數(shù)據(jù)分析將采集的水稻加工的設(shè)備運行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為我們需要的各類匹配信息。通過匹配數(shù)據(jù)的挖掘，使用聚類算法，將不同水稻品種的加工策略分為不同的類簇，再對類簇中的加工策略進(jìn)行對比研究，發(fā)現(xiàn)其潛在的模式規(guī)律，實現(xiàn)加工策略與加工對象的精準(zhǔn)匹配。多品種稻米加工的通用模型的構(gòu)建，能夠使得生產(chǎn)環(huán)境擺脫必須依賴技術(shù)工人的經(jīng)驗的問題，實現(xiàn)端云協(xié)同，加速產(chǎn)業(yè)升級與復(fù)制落地。

在實際價值方面，據(jù)數(shù)智識米團(tuán)隊負(fù)責(zé)人透露，團(tuán)隊以前用的是x86平臺。在x86平臺上，大數(shù)據(jù)分析算法耗費時間較長，影響稻米的加工生產(chǎn)效率。而鯤鵬平臺采用ARM架構(gòu)，多核，非常適合大數(shù)據(jù)、高性能計算以及數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用場景。

數(shù)智識米團(tuán)隊負(fù)責(zé)人表示，鯤鵬平臺在水稻加工大數(shù)據(jù)分析時的性能非常突出。尤其是在運行機(jī)器學(xué)習(xí)算法時，性能平均提高了10倍左右，提高了加工生產(chǎn)效率，在數(shù)據(jù)庫存取方面，性能也得到了3倍左右的提升。

應(yīng)用創(chuàng)新大賽打造創(chuàng)新人才聚集高地

鯤鵬應(yīng)用創(chuàng)新大賽作為鯤鵬計算產(chǎn)業(yè)面向全棧開發(fā)者的年度高端賽事，已經(jīng)連續(xù)舉辦三屆，今年這場大賽依舊火熱。

人才是鯤鵬計算產(chǎn)業(yè)的“星星之火”，本屆大賽共吸引了2 000多個團(tuán)隊，產(chǎn)生了1 000多份高質(zhì)量初賽作品，引領(lǐng)了5 000多個開發(fā)者加入鯤鵬生態(tài)建設(shè)，為計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)新提供了強(qiáng)大的新動能。

據(jù)觀察，2022年大賽有7個賽道，比賽隊伍有企業(yè)，有運營商，還增加了不少科研團(tuán)隊和高校團(tuán)隊，大賽推動把大量的應(yīng)用從原有的傳統(tǒng)計算體制，遷移到當(dāng)前規(guī)模部署的鯤鵬+openEuler系統(tǒng)上，提升了使用率，大部分參賽作品使用了鯤鵬生態(tài)軟硬件工具。

如今，鯤鵬生態(tài)已經(jīng)覆蓋到了政府、金融、電信等各大行業(yè)，正在向著更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，為行業(yè)數(shù)字化提供更加強(qiáng)大的根基。

數(shù)智識米團(tuán)隊負(fù)責(zé)人表示，這幾個月來，團(tuán)隊一直在積極籌備比賽，包括軟件的開發(fā)、移植、調(diào)優(yōu)以及系統(tǒng)的整體聯(lián)調(diào)，項目解決方案的設(shè)計、修改等。鯤鵬生態(tài)創(chuàng)新中心給了我們資源上的支持，而在調(diào)試過程中，鯤鵬的技術(shù)人員給了我們技術(shù)上的支持，幫我們解決了很多問題。

作為鯤鵬展翅合作伙伴，工程北米獲得了鯤鵬生態(tài)創(chuàng)新中心的算力支持、技術(shù)支持等，為工程北米在農(nóng)業(yè)加工領(lǐng)域注入了源源不斷的動能。

可能有人要問了，為什么鯤鵬要連續(xù)3年舉辦鯤鵬應(yīng)用創(chuàng)新大賽？除了加速推動應(yīng)用創(chuàng)新之外，個人覺得鯤鵬更看重的是人才的培養(yǎng)。國之重器離不開大國工匠，鯤鵬應(yīng)用創(chuàng)新大賽讓更多的產(chǎn)業(yè)人才和企業(yè)認(rèn)識并使用鯤鵬生態(tài)基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施，匯聚人才，凝心聚力，筆者感覺到鯤鵬生態(tài)從技術(shù)到產(chǎn)品，從應(yīng)用到生態(tài)取得了快速的發(fā)展，給產(chǎn)業(yè)更多的信心，從而為數(shù)字中國建設(shè)添磚加瓦。