風沙肆虐，沙漠侵蝕神州大地，華東師范大學(xué)基于昇騰AI基礎(chǔ)軟硬件平臺研制的種樹機器人成為沙漠“衛(wèi)士”，穿越戈壁，跨越千里，為荒漠治理貢獻力量！華師大攜手昇騰AI共同植起綠色希望！

　　提起荒漠，你會想到什么？是飛沙揚礫、黃土漫天？還是熱浪洶涌，寸草不生？在死寂荒蕪的風沙中，無論對于植物還是人類來說，生存都是個不小的挑戰(zhàn)。

　　生活在荒漠上的人們渴求綠色，希望通過植樹造林防沙止漠，守護綠水青山，重建家園。近日，電視紀錄片《沙漠“衛(wèi)士”》在央視科教頻道《創(chuàng)新進行時》欄目播出，講述了華東師范大學(xué)基于昇騰AI研制大規(guī)模荒漠恢復(fù)治理機器人集群，通過科技創(chuàng)新改善荒漠環(huán)境的故事。

　　小小機器人蘊藏大智慧

　　我們知道，植樹窗口期非常短，尤其對于荒漠化的地區(qū)，一年中只有短暫的春天可以種樹，且荒漠工作環(huán)境惡劣，人工種植效率非常低下。以給小樹挖坑這個步驟來說，一個樹坑需要一個人25分鐘左右的時間。即使機械化種植，仍需要人工參與監(jiān)督，無法實現(xiàn)無人看守的24小時連續(xù)工作。更何況是茫茫大漠，這種種植方式對環(huán)境改善來說簡直就是杯水車薪。

　　唯有自動化種植才能從根本上加快荒漠整治效率。華東師范大學(xué)智能機器人實驗室張新宇教授帶領(lǐng)他的研究生團隊，聯(lián)合昇騰AI技術(shù)團隊基于異構(gòu)計算架構(gòu)CANN（Compute Architecture for Neural Networks）成功研制種樹機器人，全面解放雙手，實現(xiàn)自動化種植。

　　這款半人高的種樹機器人名叫“東方青帝”，寓意為中國的荒漠帶來綠色，它機身小巧卻處處蘊藏大智慧。

　　種樹機器人自帶螺旋大鉆頭，相比于傳統(tǒng)大型挖掘機，對荒漠地區(qū)脆弱的地表土壤損傷很小；搭載全新散熱系統(tǒng)和安全防護系統(tǒng)，能夠很好的適應(yīng)惡劣荒漠環(huán)境；配備柔性太陽能電池板及追日控制系統(tǒng)，自適應(yīng)太陽光線角度保證全天充電狀態(tài)。

　　更加硬核的是，它利用衛(wèi)星定位、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和云服務(wù)技術(shù)，可進行全智能自動化種植，借助昇騰硬件和異構(gòu)計算架構(gòu)CANN，可實現(xiàn)全天候作業(yè)、GPS厘米級定位、自動避障和AI智能路線規(guī)劃等功能，使荒漠種樹更高效、節(jié)能。

　　攜手昇騰AI，用智慧點亮荒漠

　　每一個“智慧”背后，都凝聚著無數(shù)技術(shù)探索與日以繼夜的努力。

　　荒漠地區(qū)地形復(fù)雜，隨處可見重疊的沙石和縱橫的溝壑，種樹機器人在大面積的作業(yè)過程中，如果不能及時識別障礙，并且根據(jù)路況及時調(diào)整行進路線，不僅會給機器自身造成無法評估的損壞，更會制約整體種植效率。

　　因此，團隊希望設(shè)計出一套AI視覺分析系統(tǒng)，能自動識別障礙并完成避障，比如識別到沙丘和溝壑能夠繞行避開。但深度學(xué)習技術(shù)、人工智能應(yīng)用開發(fā)的高門檻和對計算性能的極高要求，令華東師范大學(xué)師生一度陷入迷茫。

　　帶著“逢山開路、遇河架橋”的決心，華東師范大學(xué)師生幾經(jīng)摸索，最終在CANN技術(shù)團隊的大力支持下，通過Atlas 200 AI加速模塊實現(xiàn)了整個AI視覺識別系統(tǒng)。Atlas 200能提供最高22 TOPS的算力，且具備較高能效比，借助CANN的上接主流AI框架、下聯(lián)系列化硬件并統(tǒng)一編程接口的能力，更加便捷的將推理模型部署在Atlas 200加速模塊上，并通過深度軟硬件協(xié)同優(yōu)化，充分釋放硬件澎湃算力，讓AI計算更高效。

　　CANN訓(xùn)練營幫助開發(fā)者迅速上手

　　為了讓大家快速上手AI應(yīng)用開發(fā)，CANN技術(shù)團隊專門組織了訓(xùn)練營活動，通過高質(zhì)量的學(xué)、練、賽賦能課程，幫助華東師范大學(xué)師生全面提升開發(fā)能力。同學(xué)們滿腔熱情地投入到基于CANN的AI編程學(xué)習中，并將學(xué)習轉(zhuǎn)化成項目實踐，快速實現(xiàn)AI視覺分析系統(tǒng)基礎(chǔ)模型和相關(guān)推理應(yīng)用。

　　軟硬協(xié)同技術(shù)助力訓(xùn)練效率提升

　　正所謂“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。在之前的實地荒漠測試階段，挖坑機器人曾由于光照環(huán)境與實驗室環(huán)境差異較大，無法準確識別障礙物，因此還必須現(xiàn)場增加實地數(shù)據(jù)集進行訓(xùn)練，而在當時的情況下，根本不具備快速處理數(shù)十萬張圖片的計算能力。團隊選用ModelArts一站式開發(fā)平臺，高效調(diào)度數(shù)據(jù)中心的高算力昇騰設(shè)備，該平臺借助CANN的深度算子融合、自動任務(wù)流水、智能計算調(diào)優(yōu)等軟硬協(xié)同優(yōu)化技術(shù)充分釋放硬件算力，便捷快速地完成數(shù)據(jù)訓(xùn)練，挖坑機器人基于訓(xùn)練后的模型在真實環(huán)境下獲得了更強的環(huán)境識別和自主避障能力。

　　圖像預(yù)處理加速澆水機器人育苗桶識別

　　負責澆水的機器人在AI圖像識別方面也面臨著重重挑戰(zhàn)，實測階段團隊發(fā)現(xiàn)機器人對育苗桶的識別幀率較低，時延較高，導(dǎo)致經(jīng)常錯過澆水時機，團隊積極改進，借助CANN的異步任務(wù)下發(fā)通道，驅(qū)動多個硬件加速器多路并行處理，降低任務(wù)下發(fā)時延，有效加速了澆水機器人的圖像處理效率，真正實現(xiàn)了實時、高效育苗。

　　極簡開發(fā)體系支撐算子快速開發(fā)

　　整個AI處理部分，機器人依靠CANN算子庫中豐富的內(nèi)置高性能算子，支撐起神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，并加速推理過程。但由于是全新的業(yè)務(wù)場景，存在部分神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算子不支持的情況，而CANN持續(xù)升級的算子開發(fā)體系在這種情況下發(fā)揮了重要作用，同學(xué)們通過全新開發(fā)以及基于算子庫小算子組合方式，快速搞定了看似復(fù)雜的算子開發(fā)，保證了整個項目的順利進行。

　　最終，基于昇騰AI視覺分析系統(tǒng)，機器人如同裝上了“最強大腦”，能夠?qū)Ａ啃l(wèi)星地形數(shù)據(jù)進行快速分析，識別出適宜種植的區(qū)域，預(yù)測障礙規(guī)避路線，實現(xiàn)AI智能路線規(guī)劃，同時對于局部障礙，通過相機實時捕捉前方物體畫面，快速完成局部檢測和識別。配合標準化的免灌溉育苗種植裝置和智能監(jiān)測平臺，“種樹機器人”集群可以將種植效率提高100倍以上，成活率提高至95%以上。

　　植樹造林關(guān)系人民福祉，關(guān)乎民族未來

　　“東方青帝”始于情懷，忠于專業(yè)

　　以技術(shù)創(chuàng)新踐行夢想

　　團隊希望不斷有新技術(shù)澆灌這個項目，并推廣到“一帶一路”沿線地區(qū)荒漠化治理中，構(gòu)筑“綠色”生產(chǎn)線將千年荒漠變成綠洲！

　　昇騰AI也將持續(xù)為荒漠化治理注入新的生產(chǎn)力，在年底全新開放升級的CANN 6.0版本中，將提供更加完善的開發(fā)體系，進一步釋放AI生產(chǎn)力、優(yōu)化AI計算性能，幫助伙伴和開發(fā)者高效使用AI能力，實現(xiàn)AI技術(shù)和行業(yè)場景深度融合，為人工智能產(chǎn)業(yè)繁榮提供強健、穩(wěn)固的基石。

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