NAUer|肖浏骏:腹肌博士的7年“智慧农业”探索之旅
前两天,肖浏骏有惊无险地通过了博士论文的答辩,成了名副其实的“腹肌博士”。
两个月前,他因为一篇“文言文”致谢走红,跟着“致谢”一起引起关注的,还有那头浓密的秀发和博士期间练就的8块腹肌。
不过,在“腹肌博士”的新闻刷屏之时,肖浏骏本人倒是保持着“理工男”的科学严谨,他希望这场意外的炫“腹”在让大家在娱乐之余,更多地关注他的专业“农业信息学”。当然,这门学科还有个高大上的名字——“智慧农业”。
你只有非常努力
才能看起来毫不费力
自入南农以来,如鱼放大海,鹏入宵云
思维之发散,似脱缰之野马
视频动画,软件编程,无所不学
轮滑健身,烹调料理,无有不会
然业主荒废,成绩日下
看到肖浏骏的这段致谢,如果诸位以为这是一个学渣逆袭的故事,那就大错特错了。
事实上,本科时期的肖浏骏不仅成绩优异,还辅修了学校信息与科技学院的计算机专业的相关课程,大四那年,他凭借优异的成绩拿到了南京农业大学的保研资格。
肖浏骏的课余生活也与计算机息息相关。他加入网络部与计算机网络协会,帮同学们重装系统、处理疑难杂症;他还是南农“视平线工作室”的骨干成员,看着“视平线”渐渐成为学校里知名的学生社团。
“那个时候,无论是校团委还是学院,无论是迎新晚会还是毕业典礼,都会请‘视平线’做暖场视频。”而肖浏骏也靠着做视频和PPT的技术,认识了现在的女友。
“是我师妹,当时她是农学院文艺部部长,你也知道,视频做好后就要根据主办方的意见进行修改,交流多了就成我女朋友了呗。”
在大学的前三年,肖浏骏辗转于各种和计算机有关的活动和课程之间。他逐渐发现,生命科学相关专业必须掌握的“分子生物学”实验并不适合他,但身为南农学子所具备的农业情怀也让他不甘心只做一名“单纯”的程序员。
也正是在这个时候,他了解到农学院“国家信息农业工程技术中心”这个国家级的科研平台,实验室主要负责人曹卫星教授和朱艳教授长期从事作物生态、信息农学、智慧农业等方面的研究工作,尤其在作物系统模拟与设计、作物生长监测与诊断、作物精确栽培等方面取得了突出的成绩,多次获得国家科技进步奖。
肖浏骏与导师朱艳教授合影
肖浏骏有感朱艳教授的知遇之恩,毫不犹豫地投入“农业信息学”的怀抱。
这门涵盖“农学”和“人工智能”两个专业的交叉学科,不仅要求学生有良好的农学基础知识,了解农作物的栽培和管理,还要有扎实的数学功底,能够运用计算机编程技术对数据进行统计和建模分析。肖浏骏深知本科阶段学的数学知识比较基础,虽然获得了保研资格,他还是买来了工科类的考研数学资料复习。
后来,他发现了一个巨大的知识宝库,那就是网络慕课平台,使用者可以根据自身基础,找到适合自己水平的教学视频。
“学习是一个不断重复的过程”,肖浏骏常把这句话挂在嘴边。他坦言,学习的过程是痛苦的,“遗忘”像一个越不过的坎,只能不断“重复重复再重复,复习复习再复习”,仅《线性代数》一门课程,他就看了不下15个版本的慕课。从国内高校的课程,到美国麻省理工大学的全英文授课,他都认真研究,博采众长。
与传统学科相比,“智慧农业”是一门“高大上”的学科,技术高,涉猎广,难度大,听过的人多,真正懂的人少。作为一门起步较晚的跨领域学科,出成果的速度远比想象的慢,读博期间,肖浏骏也会时不时陷入“能不能毕业”的焦虑中,但一想到“智慧农业”未来的前景和跨专业保研的初心,就有了继续“敲代码”的动力。
农业信息化就是要精确到每一个细节
“我们搞模型研究的,做什么都要量化!”肖浏骏学习桌前,放着一个带有刻度的“茶杯”,这让他在都是清一色保温杯的学习室中,显得尤为特别。
肖浏骏说,作物生长受“GEM”影响,即基因(gene)、环境()、管理()。这3个因素相互影响,如果不能通过足够多的数据量化三者之间的关联,就只能靠“天”吃饭。
“智慧农业”要做的,就是在农业生产中把经验性作物栽培知识转化为运用模型进行数字化设计、智能化控制、精准化运行和科学化管理,从而实现农情信息的立体化感知、农作处方的数字化设计和农田管理的精确化作业。
肖浏骏拿他的博士论文给记者打了个比方——
“在你看来,全球变暖会使作物遭遇极端低温事件的概率增加还是减少?”
“当然是减少了。”
“但我的研究结果恰恰相反。”
在肖浏骏的电脑里,储存着全球各地的气象报告。结果显示,全球每年的平均气温都在上升,但小麦拔节后遇到极端低温事件的次数却没有显著减少。
小麦在相对温暖的环境中生长,缺少在逆境中的锻炼,遇到突如其来的低温,只能“束手就擒”。由于没有合适的模型进行模拟与预警,当低温天气来临时,农民们只能眼巴巴地看着地里的庄稼减产,甚至颗粒无收。
作为我国重要的粮食作物之一,小麦一旦遭遇极端气候,势必造成重大减产,影响国家粮食安全。
有没有可能建立一套低温模型,搜集小麦生长不同时期的天气情况、栽培管理措施和有机物的累积量,通过比较不同组合优劣,进而指导生产呢?
肖浏骏从过去几十年的文献和专利中筛选出全球30多种小麦模型,但好不容易找到的7种低温效应算法却不能百分之百满足他的需求。
他用大量的数据检验和评价了现有低温效应算法的优点和不足,并在此基础上构建了全新的低温效应算法,不仅改善了作物生长模型在极端气候条件下对作物生长预测的准确性,更为定量评估气候变化对我国小麦生产力的影响及制定适应性对策提供量化工具与技术途径。
为了让作物生长模型能在大尺度空间区域上模拟预测,肖浏骏将作物生长模型与空间地理信息系统GIS相耦合,开发了“基于R语言的作物生长模型空间栅格模拟方法”,利用R语言多线程技术驱动作物生长模型对多源空间数据(不同精度的空间数据)进行预处理、参数优化以及并行模拟,提高了模型空间模拟的精度和效率,基于版本的模拟系统也正在开发中。
用户只需要输入作物的品种、土壤、气象、管理措施等限定条件,这套模拟系统就能对作物的品种推荐和播种时期、种植密度、肥水运筹等方案进行精确设计。
这套模拟系统还可以与其他系统强强联合:通过遥感模型可以对生物的叶面积、生物量、氮含量、病虫害等指标进行实时动态的精确监测与诊断,再通过基于过程的作物生长模型进行精确预测与评估,通过智能装备(软硬件装备以及农业机器人)进行精确化作业,解决作物怎么种、怎么管、怎么长、怎么收的问题。
此外,不同模型和遥感系统还可以相互数据同化,在重新学习的过程中不断升级,更好预测,使得“智慧农业”真正精确到每一个细节。
@佛罗里达,没有腹肌怎么做科研?
2016年10月,肖浏骏踏上前往美国的航班,来到佛罗里达大学开始了为期两年的联合培养生涯。
出国交换是很多博士的“必修课”,虽然有国际基金委的赞助,但每位出国交换的博士都明白,出国不是来镀金的,而是要真刀真枪干出点名堂来。
出国不到两周,肖浏骏就在朋友圈感叹,“国外课程是真不容易啊”。
当大家都在迎接2017年春节到来时,他已经选修了导师 教授和教授的多门课程,在赴美短短两周时间里经历了两次考试,用肖浏骏的话来说, “做一道作业()得用一天时间复习所学内容,写个模型算法要用上一周时间,满脑子都是如何用复杂的数学公式去描述作物的生长过程。”
他也会经常参加佛罗里达大学的各种讲座报告,起初除了英语听力的挑战,在内容上也尤为“烧脑”,“农业大数据”、“农业模型”、“云计算”、“人工智能”、“机器学习”、“智慧农业”……一个个专有名词带着他们背后的故事向肖浏骏席卷而来。
出国后的前半年适应期最为难熬,身处美国的肖浏骏虽然能遇到很多中国同胞,但大环境决定了在美期间,难以有较为丰富的业余生活,加上很长一段时间没有出现预期的成果,来自“毕业”的压力与日俱增。
这时,他收到了美国同学的邀请——
“Do you wanna go to the gym and have a good shape?”(“要不要一起去健身?”)
佛罗里达大学对学生提供免费的健身房,哑铃、泳池、跑步机应有尽有。晚饭前一小时,是肖浏骏的跑步和撸铁时间,坚持了一个多月,他发现身上的肌肉越来越明显,做科研的精神状态也越来越好。
每年,都有很多南农人前往佛罗里达大学深造,他们给国内外学者留下了“踏实”、“大气”的好印象,这也为肖浏骏尽快融入当地学术圈打下良好基础。
两年后,肖浏骏退掉了租住的公寓,告别了外籍导师和朋友,把回忆和知识带回国内。
美国的生活让他感触颇深,“机器造的都便宜,用到人时就很贵”,正如目前我国农业的发展现状——农业从业者大幅减少,农业现代化迫在眉睫,美国之行他更加坚定了通过智慧农业助力乡村振兴的决心。
我将无我,不负所学
从本科阶段的对专业的一知半解,到硕士阶段的田间实验设计、采样分析,再到博士期间形成较为独立的科研思维,改进模型算法,把多年来收集的数据用在建模中“一探究竟”,肖浏骏感叹,这几年的成长离不开导师朱艳教授的教导。
除了私人订制科研规划、为他提供宝贵的培训机会,还有数不清的细节让他觉得此番“半路出家”(本科学生命科学,研究生学农业信息学)不虚此行。
肖浏骏回忆,有一天晚上他写完论文,想着老师也不会当天回复,发完邮件就安心回宿舍睡觉了。但第二天醒来,他发现邮箱里躺着一封有关“论文修改意见”的回复,发送时间是凌晨两点多。
论文里密密麻麻的批注无不体现着朱艳教授一丝不苟的科研精神,在感动之余,他也默默决定要更加努力,不辜负导师的栽培。
读博第二年,他已经能独立进行技术培训,肖浏骏享受这种分享知识的感觉,甚至一连讲好几个小时依旧滔滔不绝,不知疲倦。台下坐着的几十位“学生”带着电脑跟着他“哒哒哒”地打代码。这让他想起多年前,刚从保研到农学院国家信息农业工程技术中心时,被导师推荐参加“作物生长模型培训”的场景。
那时的他不管是农业还是计算机,都只是懂点皮毛,但实验室却愿意为他和每一位有志于农业信息学的学生创造最好的学习条件,每隔一段时间,便有外籍教授来南农授课,他和师门的其他学生也经常前往外地“求学”。
在与学员的互动答疑中,他享受着传道受业解惑的充实和乐趣,也意识到,“精确栽培学生,和精确栽培作物一样关键。”
当然,在科研道路上一路披荆斩棘的肖浏骏也并非“无所不能”,会为了突破一个模型算法的瓶颈奋战到深夜,看尽冬日凌晨四点半南农的灯火和萧瑟;也会在该博士论文的前一个月单曲循环《说好不哭》;而那段特别的致谢也不是为了“耍帅”而写,而是一路走来要感谢的人太多,为了精简致谢的篇幅,不得已使用了“文言文”。
7年前,肖浏骏找到最适合他的发展道路,拿到博士学位对他而言只是另一场科研马拉松的开始。
春节以后,他便要毕业前往新的科研工作岗位了。他希望以3年为期,在领域内取得更大的突破,并倾尽所能给农业插上智慧的翅膀,让数据多跑腿,农民少跑路。
文字 |猫眼新媒体工作室 蔡漪铃
图片 |由受访者本人提供
编辑 |猫眼新媒体工作室 蔡漪铃