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AI帮助工人晒盐?大学生暑期实地下盐场,构建首个盐田数据集

发布时间:2021-09-06 11:31:58  |  来源:中国网科学  |  作者:张铭阳  |  责任编辑:科学频道

盐,人类生存的必需品,也是重要的工业原料。

以海水为原料的制盐工业,广泛分布在我国沿海地区。暑期是晒盐的黄金季节,也是盐场工人最忙最累的时候。

对于不少出生在“Z世代”的大学生而言,关于“田间地头”的了解只限于课本、影视剧和长辈们口中的描述,更不必说不少人都十分陌生的晒盐。

不过,就在刚刚过去的这个暑假里,有一群大学生却真的走进了盐场,和盐田来了次“亲密接触”——他们并不是去体验劳作,而是携带着人工智能的“秘籍”,考虑怎样在新科技和传统农业间搭起一座桥梁。

冯慧宇,青岛农业大学通信工程专业的大三学生。为了参与今年百度承办的中国高校计算机大赛-人工智能创意赛,此前与AI没什么交集的他,开始在百度开源的产业级深度学习平台飞桨上,狂补AI相关的知识课程。

对于AI“零基础”的慧宇来说,入门属实不易。恰巧他的指导老师宋彩霞此前参与过百度联合各高校开展的人工智能师资培训活动,便给慧宇介绍了飞桨平台上的两个初级实操项目:手写数字识别和区域房价预测。一步一步,从由浅入深的课程,再到丰富实用的项目实操,慧宇在短短几个月内进步飞速。

参加比赛不仅需要基础的AI知识和能力,也要在生活生产中留心可以应用AI的场景。慧宇和同学齐金虎、于晋翰组成了小团队,齐金虎的老家在山东昌邑,是重要的晒盐地之一,从小他对工人晒盐的操作耳濡目染。

目前,我国圈围式晒盐场大多仍采取传统的人工巡视方式,每一个工人需要负责十个盐田的管理,要亲自检测卤水的浓度、水量多少和卤水的结晶情况。每天早上起来还需要人工犁田,防止盐板结在一起;如果遇到下雨天,还要用遮盖布将盐田盖起,雨停后再打开。工人长期在盐田的环境里待着,皮肤很容易受到腐蚀和损伤。

盐场工人正在工作

“是不是可以考虑AI帮助工人进行晒盐?”团队成员一提出这个想法,很快就得到了三个人的响应。翻阅了不少资料,大家发现之前还没有人做过类似的事情,凭着一股想创新的劲儿,慧宇和小伙伴们最终敲定了这个项目。

想法虽然美好,但真的操作起来却困难重重,迎面而来的第一个问题就是数据。目前,AI在晒盐上的应用还是一片空白,慧宇的团队没有任何可以用来给模型训练参考的数据集。

“那就自己采集!”正值暑假,慧宇和团队里的两位小伙伴一合计,决心亲自去盐田采集需要的图片资料。经过沟通,他们联系到了山东昌邑的三家盐场,三人即刻动身出发。

慧宇和齐金虎在盐场

第一次在盐场见到小山堆一样的盐,团队三位成员都被震住了。“头一回见到这种晒出来的大块的盐,很震撼。”慧宇忍不住还想拿一小块盐放到嘴里尝尝,被晒盐工人眼疾手快地拦住了,大家都笑了起来。

采集图片数据的工作很快展开。在昌邑的一周时间里,慧宇和团队伙伴每天都要待在盐场,分早上、中午和下午三个时段,从不同光照环境、不同角度给盐田进行拍照记录。7月的太阳格外毒辣,盐田的光反射强到睁不开眼,三个大学生一边感叹晒盐工人确实不易,一边顶着酷热汗流浃背地收集照片。

有不少晒盐工人还会暗中观察学生们“奇怪”的举动,时不时还会发出疑问:这是在做啥?拍图片有啥用?

慧宇团队在盐场实地收集数据

最终,慧宇和团队成员成功收集了上千张照片。回到学校,慧宇在整理图片时又发现了之前没想到的一些问题:有些角度重复拍摄的图片太多,有些照片中盐田水面的光折射带来了干扰。

第一次做数据收集,难免有考虑不全的地方。慧宇暗暗记下这个经验教训,对收集的图片做了更精细的筛选。利用飞桨创建围圈晒盐图像识别的项目后,慧宇团队成功搭建了相关数据集。“这可能是第一个盐田不同时期状态的图片数据集!”

采用了不同的图像分类模型,团队将数据集放入模型中,通过飞桨平台算力模拟与实际结果进行比对,最后选取了准确度较高的模型在项目中进行了应用。在确立模型之后,他们进行了优化算法处理等一系列动作,最终导出了围圈晒盐图像识别的模型。

慧宇和同学在测试模型

在这个过程中,慧宇也偶然地了解到百度飞桨领航团推出的“AI达人创造营”活动,被“30天搞定AI项目全流程实践”深深吸引。带着正在做的项目,慧宇加入这个活动中,很快和飞桨的官方工程师接上了头,也认识了更多和他一样关注社会每个角落的开发者们。得到了来自官方的技术指导,还有志同道合的开发者同伴们的帮忙和指点,慧宇的项目又向前进了一步。

最终,慧宇和团队基于飞桨所开发的“围圈晒盐图像智能识别和辅助诊断”应用项目,通过实时观测盐田中卤水的水量、高度和和盐的结晶程度,将处理的数据传输给管理人员,辅助人工判断分析什么时候该加水、搂盐、捞盐、归坨,准确度达到70%,能够有效提升工作效率,为晒盐工人“减负”。

“我记得在晒盐场做图片采集的时候,有些工人会怀疑我们做的事情到底能不能成功,到底能做出个什么来。”对此,慧宇和工人们的解释是:利用人工智能,晒盐场也许能像现在的智能温室大棚一样实现一体化的智能系统,每个流程都有机器帮忙精准控制。

有了第一步,或许在不远的将来,乘着“飞桨”,这群大学生真的能在盐田中造出一个有AI的新未来。