打卡智能中国（四）：向着沙漠，向着沙漠

2023-04-12 09:08

脑极体

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前不久，宁夏灵武市林场主孙国友“跪地求水”的视频引发了广泛争议。这件事的是非曲直还没有定论，但却又一次让大众看到了一个特殊群体：治沙人。

中国是全球荒漠化最严重的国家之一，荒漠化土地一度达到了267.4万平方公里，超过国土面积的27%。面对着不断侵蚀而来的沙漠，不愿服输的中国人只能毅然向沙漠走去。于是出现了一代又一代，可歌可泣的治沙人。

二十年来，中国实现了防沙治沙超过2.8亿亩。土地荒漠化状况，由20世纪末的年均增加1.04万平方公里，转变为年均缩减2424平方公里，成为全球第一个实现逆土体退化的国家。

中国治沙，是将铭刻在历史丰碑上的沙漠长歌，是一段向自然伟力发出呐喊的反抗史诗。

在我们的认知里，治沙的故事，往往伴随着艰苦与牺牲这样的关键词。但渐渐地，也有一些改变发生，我们正在经历人走向沙漠，到科技走向沙漠的转变。

今天就来聊聊，我们探访过的那些走向沙漠的数字化、智能化技术。

智能中国，不仅在一线城市的高楼大厦中，它还在沙丘与绿洲的边界线上，努力逆着风沙生长着。

最应该去种树的，是机器人

防沙治沙，最基本途径就是要在荒漠化的土地上重新种植植物，而这项工作也给治沙人带来了巨大的劳动强度与严峻的生存环境。树一定要种，但人不应该受这么大的苦，那么谁是最合适的种树人劳动力呢？答案呼之欲出，是机器人。

在今天，AI技术是否会取代人类工作，正成为全球热议的话题。但这时候我们总是会忽略一件事，那就是很多工作确实应该被AI取代。尤其是在那些偏远地区与极端恶劣环境中的高重复、重体力劳动。治沙，兼顾了所有这些特点。

据了解，人工在沙漠植树，一般只能在短暂的春天抢着时间进行。而春天往往是风沙大、气候恶劣的时候，治沙人植树时被风沙迷眼，打伤皮肤是家常便饭，仅仅是找准位置挖坑，一个人就需要20分钟以上才能完成。沙漠种树，可以说是全天下最需要被AI取代的工作之一。

在东北某大学读书的小高，家乡在甘肃省古浪县。提起古浪县，很多朋友首先会想起曾经被广泛宣传的“六老汉治沙”故事。从上世纪80年代开始，古浪六位村民承包了7.5万亩流沙，组建了八步沙集体林场。截至2019年，林场三代人已经完成了治沙造林21.7万亩。

从小深受这些故事感染的小高，非常了解治沙造林的艰难，于是还在上学的他，想到了发明机器人来完成治沙工作。

小高在学校发起了“沙漠治理机器人”项目，但要让机器人像人类一样完成植被种植，需要跨过一个门槛，就是机器必须认识沙漠植被，知道如何找准方位，准确完成种植。这就不是一般意义上机器人技术所能解决的问题了，必须利用AI技术的识别能力。

但大学生开发者想要获得AI能力的支持并没有那么容易。小高首先进行的尝试，是自学相关技术和课程，而在国内一个AI开源社区中的《零基础入门深度学习》课程，帮助小高迈出了AI+机器人治沙的第一步。

但有了基础知识还不行，机器人识别沙漠植物，还需要不少针对性的植物数据。在很多领域，专项数据都是最难攻克的AI障碍，小高他们也不例外。由于缺少数据支持，这一项目一度停滞，后来是在开源社区工作人员听说这一情况后，联系了社区中另一位热心开发者，远赴敦煌采集了沙漠植物的关键数据集，并且在这一过程中，兰州大学等高校相关团队也给予了帮助。

在有了数据之后，下一步是要进行AI模型的训练。想要完成高精度的模型训练，所需要的技术能力是较为复杂的。为了解决这些问题，小高团队又利用了飞桨平台提供的图像识别套件进行开发，克服了自己训练模型精度不达标的问题，实现了沙漠治理机器人从样本到原型机的落地。

（图片来源：《飞桨案例集·有解》）

可以看到的是，从一个机器人植树治沙的想法，到最后完成落地。小高先后得到了开源平台与工具、AI社区、其他AI开发者、高校的多方面帮助，最终才跨越了AI开发的难关。可见无论是产业智能化升级，还是各行业的开发者用AI技术解决问题，一个良好的生态环境都是必不可少的基座。

无独有偶，高校开发者利用AI技术，来打造AI种树、治沙机器人的案例正在越来越多。比如我们还探访过一个案例，是由昇腾AI与华东师范大学智能机器人实验室共同开发的AI种树机器人“东方青帝”。东方青帝带有螺旋大钻头、柔性太阳能板等技术，可以利用卫星定位、物联网感知等手段，实现全面智能化的自动种树。在定位、避障、路线规划等方面，这台机器人也利用了AI技术。基于昇腾硬件和AI框架CANN，机器人完成了AI视觉分析系统的开发，能够自动识别障碍，比如绕开沙丘、沟壑等障碍物，智能化地完成植被种植。

目前阶段，沙漠种树机器人还由于门槛高、成本大等原因，停留在学术研究与开发者探索的阶段。但随着AI开发为代表的技术诸多能力成本极速下降，门槛越来越低，沙漠里机器人人头攒动的景象或许并不遥远。

至少，让机器人代替人类治沙这件天经地义的事，已经画下了开端。

天地可见

中国治沙成果到底怎么样，一代代治沙人究竟取得了哪些成果？这些问题不仅仅让无数人好奇，也经常引来外国媒体进行抬杠。而最能印证中国治沙成果的，就是遥感技术。

不久之前，青海省国家沙化土地封禁保护区成效监测项目正式启动。这一监测体系非常具有代表性，它利用卫星遥感、无人机航拍、全自动荒漠生态观测设备等技术手段的结合，实现对封禁保护区的全面监测，为防沙治沙提供数据参考和技术支撑。

在大量土地封禁与防沙治沙工程的推进下，准确反应动态的土地变迁状况是一大难题。传统的野外调查方式不仅耗费大量人力物力，还非常容易收到各方面的干扰，产生数据误差。而卫星、无人机、传感器，与地面测绘的多种方式结合，可以实现多项数据交叉印证的精准数据呈现。但遥感也会带来新的问题，那就是卫星与无人机取得的数据量庞大，且不同时期的遥感数据之间差距微小，带来的人工测算工作量巨大，更遑论遥感数据解读带来的滞后性，在沙漠防火、沙尘暴治理等实时性较高的任务中并不适用。

想要解决这个问题，AI+遥感的组合能够起到巨大作用。由于遥感信息属于高度结构化数据，非常适合AI来进行识别与测量。一般来说，需要一个十人团队进行几个月时间识读测算的遥感数据，AI可以在几分钟内完成，极大降低了遥感使用成本，提升了沙漠治理的检测能力。在谈及治沙成果时，现在治沙人都知道有遥感数据随时可查，随时可用，这就是AI+遥感给真实沙漠治理带来的帮助和变化。

近几年，随着对AI技术的重视，以及东数西算的兴起，各地都兴建了人工智能计算中心。在探访了很多地市的人工智能计算中心后我们发现，往往第一批使用AI算力的企业、机构就是遥感。无论在农业生产、环保检测、水文治理，还是防沙治沙等领域，AI+遥感都可以准确快速解决一系列问题。

当充沛的AI算力涌入遥感，沙土与绿色的边界，真正在中国做到了天地可见。

绿色光洲

沙漠能发展什么产业？可能很多人提起沙漠，认为除了旅游和油田之外，那地方应该一无是处。如果家乡就在满是沙漠的地方，那么年轻人应该会第一时间考虑走出去，去南方，去大城市落地生根。

但去年的一次沙漠之旅，改变了我们这样的刻板印象。我们来到的地方，是国家电投位于内蒙古境内库布齐沙漠中的光伏治沙项目。由于其外形轮廓组成了骏马图案，一般也被称为骏马电站。同时，这里也获得了“世界最大光伏板图形电站”吉尼斯世界纪录认证。

在沙漠中兴建光伏电站，既是中国光伏事业、新能源发展中的重要环节，同时也是中国沙漠治理中的全新智能化探索。沙漠中广袤的空间与强烈的日照资源，让这里拥有取之不竭的太阳能。在兴建光伏电站的同时，光伏板又可以起到遮荫避阳的作用，板间可以种植沙漠植被，板下可以固沙治沙。仅仅用了4年时间，骏马电站就按照“板上发电、板间种植、板下治沙”的模式，完成了40万千瓦的光伏发电量。在数字化与电力电子的加持下，类似电站可以实现更有效的发电，并且完成大规模储能与电力并网，从而推动新能源与双碳的发展。

令我们感触很深的一点，是骏马电站周围如今已经兴起了很多商业设施。就餐途中，一位年轻的餐厅老板告诉我们，他原本也在大城市打拼，但家乡有了光伏电站，也有了客流量，于是毅然决定回乡创业。

我想，如果这样的电站更多，这样的反乡者也会更多。那么围绕着这些绿色光洲，沙漠的未来将被改写，占据中国相当大部分的土地价值将被改写。智能中国就是在这样的变化中迈步向前。

如今，西部地区大量光伏电站拔地而起，光下种草，光下枸杞等沙光一体探索层出不穷。很多曾经保守风沙侵袭的荒原，如今在光伏电站与沙漠治理的共同推动下，已经重现了水草丰美的景象。

光伏带走了能源和商机，带来了植被、交通和游客。又或许，有一天丝绸之路变成新能源之路也未可知。

科技，是人类向沙漠的咆哮

不久之前，看到过这么一句话：科学没有善恶，没有方向，它只有真实。

但科技不是，科技要由人类来约束善恶，来制定方向。科技，是人类在真实中获得的力量，是人类面向未知能够发出的最响亮咆哮。而治沙，完美体现出了这一切。

中国的治沙史，既是一部英雄诗篇，也是一部技术通史。从最早偶然发现了草方格治法，有效推动了沙漠治理能力。再到后来的固沙技术、沙漠土壤化技术、新型灌溉技术、种植车技术。数十年来，中国治沙的国产中各种科技手段应出尽出，交相呼应。其中诞生的科技结晶，不仅成为治沙利器，更成为国际科技交流的瑰宝。