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米机采集到的米质图像 。哈尔滨工程大学李冰教师团队供图
在黑龙江 ， 袁隆平先生的“禾下乘凉梦” ， 正在一群青年科技工作者的努力下 ， 以智能制造的方式走进现实 。
登录控制系统软件 ， 输入原料基础信息及成品指标要求后 ， 经过采集原料图像信息等多项工序 ， 很快一批含有胚芽的大米就会在一款特殊的米机中被生产出来……
这款特殊米机 ， 由哈尔滨工程大学青年教师李冰携手90后学生团队设计并研发 ， 其生产的大米与日常生活中见到的大米并不相同 。 因为含有胚芽 ， 它的存在犹如为大米边缘处的缺口戴上了“帽子” ， 让米粒更为圆润饱满富有营养 。
小胚芽含有大营养
长期以来 ， 粮食加工减损都是全球各个国家关注的重要问题 。 2021年9月 ， 我国倡议召开的国际粮食减损大会发布了《国际粮食减损大会济南倡议》 ， 其中提出减少粮食损失和浪费 ， 已成为提高粮食安全的重要手段和紧迫的全球性命题 。
【一粒米的特殊旅行——青年师生组队用另一种方式打开“禾下乘凉梦”】事实上早在2014年 ， 李冰团队就针对粮食减损问题开始了项目筹备 ， 将某基础科研项目中的小目标检测关键技术 ， 转化应用到水稻适度加工方向 。
在前期调研时 ， 团队发现传统水稻加工依靠米之间的硬性摩擦 ， 在相互作用力的帮助下实现去皮碾白 。 这种方式加工出的精白米营养较少 ， 剩下的淀粉主要提供热量 ， 人吃多了容易引起糖尿病等疾病 ， 不利于人体健康 。 在加工过程中损失的胚芽富含营养成分 ， 被视为“植物中的软黄金” ， 其营养价值是大米胚乳部分的20倍 。 相关数据显示 ， 留有胚芽的大米相比精白米 ， 仅维生素E的含量就高出210倍 。
“目前全球水稻加工环节存在着巨大损失 ， 其根源是研究原理的落后和技术的滞后 。 而落后的研究原理则会直接导致粮食损失及营养物质的大量流失 。 ”哈尔滨工程大学2017级控制科学与工程专业博士李硕峰说 。
2017年 ， 哈尔滨工程北米科技有限公司应运而生 ， 李冰是该公司的创始人 ， 李硕峰是联合创始人 ， 他们带领团队开始对活性留胚米智能加工系统进行研发 。
“我们要做的就是在去除糙米皮层的同时 ， 将胚芽最大完整度地留下 。 ”李冰说 ， 直到2019年 ， 他们才初步搭建起水稻适度加工生产线 ， 这个过程整整花费了两年时间 。
让每一粒米都能被“看见”
在研发活性留胚米智能加工系统的过程中 ， 团队提出通过视觉反馈、柔性碾磨等技术 ， 形成一个完备的水稻适度加工解决方案 。 这个方案一旦落地 ， 将实现水稻加工质的突破 。
在研究过程中 ， 李冰和学生们遇到了难题：首先 ， 大米的胚芽非常细小且十分相似 ， 在检测镜头下仅占几十个像素 ， 现有的检测模型难以准确分辨 。 其次 ， 为了测试米机的系统稳定性和适用性 ， 团队需要采购大量的不同种类的米 。
“不同的米 ， 形状也不大相同 ， 在实际加工中大米并不是平铺的 ， 掺杂在一起容易形成密集粘连 ， 很难实现检测提取 。 ”李硕峰说 。
他告诉中青报·中青网采访人员 ， 要想最大限度地保留胚芽 ， 必须先细致观察原料图像信息 ， 才能根据品质偏差实施动态调整 。 为此 ， 团队基于胚芽的特征 ， 自主搭建了多种模型算法 ， 在算法加持下 ， 大米的视觉检测准确率达到97.2% ， 实现了单米粒的检测提取 ， 让每一粒米都能被“看见” 。