打卡智能中國(guó)（四）：向著沙漠，向著沙漠

前不久，寧夏靈武市林場(chǎng)主孫國(guó)友“跪地求水”的視頻引發(fā)了廣泛爭(zhēng)議。這件事的是非曲直還沒(méi)有定論，但卻又一次讓大眾看到了一個(gè)特殊群體：治沙人。

中國(guó)是全球荒漠化最嚴(yán)重的國(guó)家之一，荒漠化土地一度達(dá)到了267.4萬(wàn)平方公里，超過(guò)國(guó)土面積的27%。面對(duì)著不斷侵蝕而來(lái)的沙漠，不愿服輸?shù)闹袊?guó)人只能毅然向沙漠走去。于是出現(xiàn)了一代又一代，可歌可泣的治沙人。

二十年來(lái)，中國(guó)實(shí)現(xiàn)了防沙治沙超過(guò)2.8億畝。土地荒漠化狀況，由20世紀(jì)末的年均增加1.04萬(wàn)平方公里，轉(zhuǎn)變?yōu)槟昃s減2424平方公里，成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)逆土體退化的國(guó)家。

中國(guó)治沙，是將銘刻在歷史豐碑上的沙漠長(zhǎng)歌，是一段向自然偉力發(fā)出吶喊的反抗史詩(shī)。

在我們的認(rèn)知里，治沙的故事，往往伴隨著艱苦與犧牲這樣的關(guān)鍵詞。但漸漸地，也有一些改變發(fā)生，我們正在經(jīng)歷人走向沙漠，到科技走向沙漠的轉(zhuǎn)變。

今天就來(lái)聊聊，我們探訪(fǎng)過(guò)的那些走向沙漠的數(shù)字化、智能化技術(shù)。

智能中國(guó)，不僅在一線(xiàn)城市的高樓大廈中，它還在沙丘與綠洲的邊界線(xiàn)上，努力逆著風(fēng)沙生長(zhǎng)著。

最應(yīng)該去種樹(shù)的，是機(jī)器人

防沙治沙，最基本途徑就是要在荒漠化的土地上重新種植植物，而這項(xiàng)工作也給治沙人帶來(lái)了巨大的勞動(dòng)強(qiáng)度與嚴(yán)峻的生存環(huán)境。樹(shù)一定要種，但人不應(yīng)該受這么大的苦，那么誰(shuí)是最合適的種樹(shù)人勞動(dòng)力呢？答案呼之欲出，是機(jī)器人。

在今天，AI技術(shù)是否會(huì)取代人類(lèi)工作，正成為全球熱議的話(huà)題。但這時(shí)候我們總是會(huì)忽略一件事，那就是很多工作確實(shí)應(yīng)該被AI取代。尤其是在那些偏遠(yuǎn)地區(qū)與極端惡劣環(huán)境中的高重復(fù)、重體力勞動(dòng)。治沙，兼顧了所有這些特點(diǎn)。

據(jù)了解，人工在沙漠植樹(shù)，一般只能在短暫的春天搶著時(shí)間進(jìn)行。而春天往往是風(fēng)沙大、氣候惡劣的時(shí)候，治沙人植樹(shù)時(shí)被風(fēng)沙迷眼，打傷皮膚是家常便飯，僅僅是找準(zhǔn)位置挖坑，一個(gè)人就需要20分鐘以上才能完成。沙漠種樹(shù)，可以說(shuō)是全天下最需要被AI取代的工作之一。

在東北某大學(xué)讀書(shū)的小高，家鄉(xiāng)在甘肅省古浪縣。提起古浪縣，很多朋友首先會(huì)想起曾經(jīng)被廣泛宣傳的“六老漢治沙”故事。從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，古浪六位村民承包了7.5萬(wàn)畝流沙，組建了八步沙集體林場(chǎng)。截至2019年，林場(chǎng)三代人已經(jīng)完成了治沙造林21.7萬(wàn)畝。

從小深受這些故事感染的小高，非常了解治沙造林的艱難，于是還在上學(xué)的他，想到了發(fā)明機(jī)器人來(lái)完成治沙工作。

小高在學(xué)校發(fā)起了“沙漠治理機(jī)器人”項(xiàng)目，但要讓機(jī)器人像人類(lèi)一樣完成植被種植，需要跨過(guò)一個(gè)門(mén)檻，就是機(jī)器必須認(rèn)識(shí)沙漠植被，知道如何找準(zhǔn)方位，準(zhǔn)確完成種植。這就不是一般意義上機(jī)器人技術(shù)所能解決的問(wèn)題了，必須利用AI技術(shù)的識(shí)別能力。

但大學(xué)生開(kāi)發(fā)者想要獲得AI能力的支持并沒(méi)有那么容易。小高首先進(jìn)行的嘗試，是自學(xué)相關(guān)技術(shù)和課程，而在國(guó)內(nèi)一個(gè)AI開(kāi)源社區(qū)中的《零基礎(chǔ)入門(mén)深度學(xué)習(xí)》課程，幫助小高邁出了AI+機(jī)器人治沙的第一步。

但有了基礎(chǔ)知識(shí)還不行，機(jī)器人識(shí)別沙漠植物，還需要不少針對(duì)性的植物數(shù)據(jù)。在很多領(lǐng)域，專(zhuān)項(xiàng)數(shù)據(jù)都是最難攻克的AI障礙，小高他們也不例外。由于缺少數(shù)據(jù)支持，這一項(xiàng)目一度停滯，后來(lái)是在開(kāi)源社區(qū)工作人員聽(tīng)說(shuō)這一情況后，聯(lián)系了社區(qū)中另一位熱心開(kāi)發(fā)者，遠(yuǎn)赴敦煌采集了沙漠植物的關(guān)鍵數(shù)據(jù)集，并且在這一過(guò)程中，蘭州大學(xué)等高校相關(guān)團(tuán)隊(duì)也給予了幫助。

在有了數(shù)據(jù)之后，下一步是要進(jìn)行AI模型的訓(xùn)練。想要完成高精度的模型訓(xùn)練，所需要的技術(shù)能力是較為復(fù)雜的。為了解決這些問(wèn)題，小高團(tuán)隊(duì)又利用了飛槳平臺(tái)提供的圖像識(shí)別套件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，克服了自己訓(xùn)練模型精度不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了沙漠治理機(jī)器人從樣本到原型機(jī)的落地。

（圖片來(lái)源：《飛槳案例集·有解》）

可以看到的是，從一個(gè)機(jī)器人植樹(shù)治沙的想法，到最后完成落地。小高先后得到了開(kāi)源平臺(tái)與工具、AI社區(qū)、其他AI開(kāi)發(fā)者、高校的多方面幫助，最終才跨越了AI開(kāi)發(fā)的難關(guān)?？梢?jiàn)無(wú)論是產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)，還是各行業(yè)的開(kāi)發(fā)者用AI技術(shù)解決問(wèn)題，一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境都是必不可少的基座。

無(wú)獨(dú)有偶，高校開(kāi)發(fā)者利用AI技術(shù)，來(lái)打造AI種樹(shù)、治沙機(jī)器人的案例正在越來(lái)越多。比如我們還探訪(fǎng)過(guò)一個(gè)案例，是由昇騰AI與華東師范大學(xué)智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室共同開(kāi)發(fā)的AI種樹(shù)機(jī)器人“東方青帝”。東方青帝帶有螺旋大鉆頭、柔性太陽(yáng)能板等技術(shù)，可以利用衛(wèi)星定位、物聯(lián)網(wǎng)感知等手段，實(shí)現(xiàn)全面智能化的自動(dòng)種樹(shù)。在定位、避障、路線(xiàn)規(guī)劃等方面，這臺(tái)機(jī)器人也利用了AI技術(shù)?；跁N騰硬件和AI框架CANN，機(jī)器人完成了AI視覺(jué)分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，能夠自動(dòng)識(shí)別障礙，比如繞開(kāi)沙丘、溝壑等障礙物，智能化地完成植被種植。

目前階段，沙漠種樹(shù)機(jī)器人還由于門(mén)檻高、成本大等原因，停留在學(xué)術(shù)研究與開(kāi)發(fā)者探索的階段。但隨著AI開(kāi)發(fā)為代表的技術(shù)諸多能力成本極速下降，門(mén)檻越來(lái)越低，沙漠里機(jī)器人人頭攢動(dòng)的景象或許并不遙遠(yuǎn)。

至少，讓機(jī)器人代替人類(lèi)治沙這件天經(jīng)地義的事，已經(jīng)畫(huà)下了開(kāi)端。

天地可見(jiàn)

中國(guó)治沙成果到底怎么樣，一代代治沙人究竟取得了哪些成果？這些問(wèn)題不僅僅讓無(wú)數(shù)人好奇，也經(jīng)常引來(lái)外國(guó)媒體進(jìn)行抬杠。而最能印證中國(guó)治沙成果的，就是遙感技術(shù)。

不久之前，青海省國(guó)家沙化土地封禁保護(hù)區(qū)成效監(jiān)測(cè)項(xiàng)目正式啟動(dòng)。這一監(jiān)測(cè)體系非常具有代表性，它利用衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)航拍、全自動(dòng)荒漠生態(tài)觀(guān)測(cè)設(shè)備等技術(shù)手段的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)封禁保護(hù)區(qū)的全面監(jiān)測(cè)，為防沙治沙提供數(shù)據(jù)參考和技術(shù)支撐。

在大量土地封禁與防沙治沙工程的推進(jìn)下，準(zhǔn)確反應(yīng)動(dòng)態(tài)的土地變遷狀況是一大難題。傳統(tǒng)的野外調(diào)查方式不僅耗費(fèi)大量人力物力，還非常容易收到各方面的干擾，產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差。而衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、傳感器，與地面測(cè)繪的多種方式結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)數(shù)據(jù)交叉印證的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。但遙感也會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題，那就是衛(wèi)星與無(wú)人機(jī)取得的數(shù)據(jù)量龐大，且不同時(shí)期的遙感數(shù)據(jù)之間差距微小，帶來(lái)的人工測(cè)算工作量巨大，更遑論遙感數(shù)據(jù)解讀帶來(lái)的滯后性，在沙漠防火、沙塵暴治理等實(shí)時(shí)性較高的任務(wù)中并不適用。

想要解決這個(gè)問(wèn)題，AI+遙感的組合能夠起到巨大作用。由于遙感信息屬于高度結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非常適合AI來(lái)進(jìn)行識(shí)別與測(cè)量。一般來(lái)說(shuō)，需要一個(gè)十人團(tuán)隊(duì)進(jìn)行幾個(gè)月時(shí)間識(shí)讀測(cè)算的遙感數(shù)據(jù)，AI可以在幾分鐘內(nèi)完成，極大降低了遙感使用成本，提升了沙漠治理的檢測(cè)能力。在談及治沙成果時(shí)，現(xiàn)在治沙人都知道有遙感數(shù)據(jù)隨時(shí)可查，隨時(shí)可用，這就是AI+遙感給真實(shí)沙漠治理帶來(lái)的幫助和變化。

近幾年，隨著對(duì)AI技術(shù)的重視，以及東數(shù)西算的興起，各地都興建了人工智能計(jì)算中心。在探訪(fǎng)了很多地市的人工智能計(jì)算中心后我們發(fā)現(xiàn)，往往第一批使用AI算力的企業(yè)、機(jī)構(gòu)就是遙感。無(wú)論在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保檢測(cè)、水文治理，還是防沙治沙等領(lǐng)域，AI+遙感都可以準(zhǔn)確快速解決一系列問(wèn)題。

當(dāng)充沛的AI算力涌入遙感，沙土與綠色的邊界，真正在中國(guó)做到了天地可見(jiàn)。

綠色光洲

沙漠能發(fā)展什么產(chǎn)業(yè)？可能很多人提起沙漠，認(rèn)為除了旅游和油田之外，那地方應(yīng)該一無(wú)是處。如果家鄉(xiāng)就在滿(mǎn)是沙漠的地方，那么年輕人應(yīng)該會(huì)第一時(shí)間考慮走出去，去南方，去大城市落地生根。

但去年的一次沙漠之旅，改變了我們這樣的刻板印象。我們來(lái)到的地方，是國(guó)家電投位于內(nèi)蒙古境內(nèi)庫(kù)布齊沙漠中的光伏治沙項(xiàng)目。由于其外形輪廓組成了駿馬圖案，一般也被稱(chēng)為駿馬電站。同時(shí)，這里也獲得了“世界最大光伏板圖形電站”吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)證。

在沙漠中興建光伏電站，既是中國(guó)光伏事業(yè)、新能源發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是中國(guó)沙漠治理中的全新智能化探索。沙漠中廣袤的空間與強(qiáng)烈的日照資源，讓這里擁有取之不竭的太陽(yáng)能。在興建光伏電站的同時(shí)，光伏板又可以起到遮蔭避陽(yáng)的作用，板間可以種植沙漠植被，板下可以固沙治沙。僅僅用了4年時(shí)間，駿馬電站就按照“板上發(fā)電、板間種植、板下治沙”的模式，完成了40萬(wàn)千瓦的光伏發(fā)電量。在數(shù)字化與電力電子的加持下，類(lèi)似電站可以實(shí)現(xiàn)更有效的發(fā)電，并且完成大規(guī)模儲(chǔ)能與電力并網(wǎng)，從而推動(dòng)新能源與雙碳的發(fā)展。

令我們感觸很深的一點(diǎn)，是駿馬電站周?chē)缃褚呀?jīng)興起了很多商業(yè)設(shè)施。就餐途中，一位年輕的餐廳老板告訴我們，他原本也在大城市打拼，但家鄉(xiāng)有了光伏電站，也有了客流量，于是毅然決定回鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)。

我想，如果這樣的電站更多，這樣的反鄉(xiāng)者也會(huì)更多。那么圍繞著這些綠色光洲，沙漠的未來(lái)將被改寫(xiě)，占據(jù)中國(guó)相當(dāng)大部分的土地價(jià)值將被改寫(xiě)。智能中國(guó)就是在這樣的變化中邁步向前。

如今，西部地區(qū)大量光伏電站拔地而起，光下種草，光下枸杞等沙光一體探索層出不窮。很多曾經(jīng)保守風(fēng)沙侵襲的荒原，如今在光伏電站與沙漠治理的共同推動(dòng)下，已經(jīng)重現(xiàn)了水草豐美的景象。

光伏帶走了能源和商機(jī)，帶來(lái)了植被、交通和游客。又或許，有一天絲綢之路變成新能源之路也未可知。

科技，是人類(lèi)向沙漠的咆哮

不久之前，看到過(guò)這么一句話(huà)：科學(xué)沒(méi)有善惡，沒(méi)有方向，它只有真實(shí)。

但科技不是，科技要由人類(lèi)來(lái)約束善惡，來(lái)制定方向。科技，是人類(lèi)在真實(shí)中獲得的力量，是人類(lèi)面向未知能夠發(fā)出的最響亮咆哮。而治沙，完美體現(xiàn)出了這一切。

中國(guó)的治沙史，既是一部英雄詩(shī)篇，也是一部技術(shù)通史。從最早偶然發(fā)現(xiàn)了草方格治法，有效推動(dòng)了沙漠治理能力。再到后來(lái)的固沙技術(shù)、沙漠土壤化技術(shù)、新型灌溉技術(shù)、種植車(chē)技術(shù)。數(shù)十年來(lái)，中國(guó)治沙的國(guó)產(chǎn)中各種科技手段應(yīng)出盡出，交相呼應(yīng)。其中誕生的科技結(jié)晶，不僅成為治沙利器，更成為國(guó)際科技交流的瑰寶。

智能技術(shù)與數(shù)字技術(shù)，是治沙科技的新軍，在今天尚且稚嫩。但毫無(wú)疑問(wèn)的是，智能技術(shù)可以代替大量人工勞作，也能比人類(lèi)更適應(yīng)廣闊且惡劣的沙漠環(huán)境。向著沙漠的AI、機(jī)器人、遙感、智能光伏，將是中國(guó)治沙的新利器，是人類(lèi)向沙漠的又一次咆哮。

據(jù)說(shuō)，今天的中國(guó)有30萬(wàn)治沙人，幾十年來(lái)，他們種下了數(shù)以十億計(jì)的樹(shù)。未來(lái)，或許我們會(huì)有三百萬(wàn)AI機(jī)器人，三千萬(wàn)無(wú)人機(jī)與AI攝像頭沖向沙漠。他們會(huì)種下更多樹(shù)，會(huì)讓更多黃沙重回綠色。

科技奇跡是如何誕生的？答案就寫(xiě)在沙漠里。

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