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青春与乡土碰撞:用AI算法为农田“把脉问诊”

    时间:2025-09-07     阅读:
    来源:兰州理工大学“把论文写在田野上”暑期三下乡社会实践团队
    “纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”带着陆游的这句箴言,八月,夏日炎炎,兰州理工大学自动化与电气工程学院的乡村振兴促进团的红柳学子们,怀揣着“把论文写在田野上”的梦想,奔赴湖北省宜昌市枝江市江会寺村,展开为期三天的“科技兴农 慧眼识疾——YOLOv11算法在农业病虫害检测中的实践”暑期三下乡活动。团队成员们把实验室的边缘计算盒搬到地垄旁,把课堂里的YOLOv11算法播撒在田地上,用一行行代码与一株株庄稼对话,只为回答农民伯伯最朴素的那句提问——“这庄稼到底害了啥病?”
   “ 踏遍青山人未老,风景这边独好!”诚然,亲近大自然的感觉真好!这里有杨万里笔下的“接天莲叶无穷碧绿,映日荷花别样红!”也有《梁祝》中描摹的“碧草青青花盛开,彩蝶双双久徘徊。”田园风光真美啊!走在乡间的小路上大家都不约而同地说着。最开始团队成员还沉浸在惬意之中,但是不一会儿,就回归现实。正应验了“足蒸暑土气,背灼炎天光”抑或是“永日不可暮,炎蒸毒我肠。”不一会儿,大伙儿已是大汗淋漓。尽管骄阳似火,也比不过团队成员们火热的心,阻挡不了他们十足的干劲。
在田间地头,团队成员们与农民伯伯们交流着,总能听到“这是什么植物?”“那是什么庄稼?”在这些字句中,略显书生们的青涩,他们对真正意义上的农业不了解,农民伯伯们耐心地教他们辨认。知识青年们虽四体不勤,五谷不分,但是在农民伯伯的帮助下还是快速地完成了数据的采集工作。
  

图为队员们在如火如荼地采集照片,视频流等数据。 周有红 供图

        团队成员们把采集到的大量数据认真整理汇总,并且上网查阅各种病虫害的详细资料,也像农民伯伯们请教相关农业知识。将各种病虫害分门别类,制作成标签。借助 X-AnyLabeling 软件,同学们对图片进行矩形、多边形双标注。鼠标轻轻一圈,叶斑病、炭疽病、霜霉病等疾病被赋予不同颜色。然后按照训练集:验证集:测试集=8:1:1的比例,制成数据集以供训练。 

图为制作的各种症状的数据集。 赵旭康 供图



图为红柳学子们标注的数据集(节选)。闫牧华 供图

        然而运用开源的yolov11算法监测病虫害的效果并不好,置信度总是上不去,还有误识别的可能。怎么办?正当队员们束手无策之时,队长提出“看来要更改注意力机制模块”。怎么改?这句听起来容易,做起来难。随后,团队的骨干成员在“根据地”中激烈地讨论了起来。

图为原有的yolov11算法原理图。 赵旭康 供图


图为小队骨干成员正在讨论如何改进算法,更改注意力机制。 史蕾蕾 供图

        投喂了之前制作的数据集,团队成员们训练了模型,接着把模型轻量化部署在边缘计算盒上。迫不及待地拿出屋外,小试牛刀。农民伯伯手持着设备,将摄像头对准农作物收集视频流,队长紧随其后,紧紧盯着电脑屏幕上的终端输出。该模型效果较好,有着较高地置信度,见下图。农民伯伯们听到队长给出的结论,纷纷给团队成员们竖起大拇指,称赞说:“看来这个盒子真比人眼看的准。”

图为队长和农民伯伯一起验证轻量化模型。 郝朝昱 供图



图为终端输出的验证效果图(节选)。 周旭德 供图


图为团队成员们与庄稼人的合影。 闫牧华 供图

最后,实践团将人工智能算法带入校园,通过讲座的方式为同学们拓宽关于机器人,人工智能方面的前沿知识,旨在为未来的科技创新打下基础,也为地方经济社会发展贡献了更多青年力量。

图为队长在给孩子们普及人工智能知识。 郝朝昱 供图

        党的二十大擘画了以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的宏伟蓝图,全面建设社会主义现代化国家,最艰巨最繁重的任务仍然在农村。为全面贯彻落实党的二十大精神,深入贯彻落实习近平总书记关于“三农”工作的重要论述,实践团成员们在乡村振兴的道路上,结合自身的专业优势,积极给予力所能及的支持和帮助。
此次实践,让成员对“知者行之始,行者知之成”这句名言有了更深的体悟。在田地上,我们利用yolo技术帮助农民伯伯精准地识别疾病,在校园里,我们又将人工智能的种子播撒到同学们的心田里。返校后,实践团将继续学习专业知识帮助科技兴农。力争让算法继续在地头生长,让青春继续在乡土闪光,此次实践是,兰州理工大学自电学院的学子们交出的答卷,也是我们向土地、向时代立下的新誓言!
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