南京理工大学研究生，南京理工大学研究生院
“算法”，一个听上去与生活相距甚远的数学、计算技术语，如今在社会发展过程中，被广泛运用于人们生产生活中的多个领域，对社会发展发挥着重要作用。作为正在南京理工大学攻读计算机科学与技术专业博士学位的沈飞，多年来深耕人工智能算法领域，认为其发展是大势所趋，让计算机看懂世界，让AI造福社会是他的追求。
在2022年科大讯飞AI开发者大赛上，沈飞团队围绕乡村发展带来了系列农作物防护的新发现，通过人工智能技术对农作物进行识别诊断，帮助农民及时采取正确的方法，以减少病虫害带来的损失，提升农作物的品质和产量。
抓住有利时机，不断验证实验研究成果
人机对弈、模式识别、自动工程、知识工程……在众多功能各异的人工智能成果的背后，计算机算法起到至关重要的作用，是支撑起人工智能大厦的一根根支柱。谈起为何选择攻读计算机科学与技术专业，沈飞表示他从小对数学和计算机有着浓厚的兴趣，经常参加相关学科竞赛，现在继续从事计算机技术的研究似乎是理所应当，顺理成章的事。
“从现实角度来看，人工智能在医疗、交通、农业等领域有着重大发展前景，可以让生活更加美好，增强群众的生活幸福感。”沈飞认为人工智能是大势所趋，在智能制造、智慧农业、航天航空等方面有新的增长点，可以助推国家经济和社会高质量发展。
出于专业的热爱以及攻克产业技术难题的愿景，沈飞领衔成立了以竞赛为途径的科研成果转换小组。该小组依托于唐金辉教授主持的南京理工大学智能媒体分析实验室（IMAG），由杜晓宇副教授协调指导，小组成员为IMAG实验室的博士和硕士生。“成员们的主要研究方向为多媒体技术研究与应用（包括语音、文字、图像、视频等），涉及包含军工、安防、交通、医疗、农业、传媒等重要领域。”
现在的AI往往都是针对每个不同的场景设计算法，但是在遇到实际场景的时候，AI算法的能力还是相对来讲比较受限。“从长期来看，只有提升AI算法通用性和泛化能力，才能更有效地在产业上游展现性能，等产品真正运用于下游不同场景的时候，就可以将AI算法直接运用于千行百业，解决不同问题。”但要达成这一目标，光停留在理论研究不是可行的。因此沈飞团队抓住一切有利时机，不断验证着实验室研究成果。
勇担重任，聚焦攻克农业难题
从2004年以来，我国每年中央一号文件都会聚焦“三农”问题，农业是最基础的产业，加快推进农业现代化是现实与历史的重大任务。在国民经济进入新常态的背景下，农业发展需要主动适应这一转变。近年来，农作物病虫害给我国带来了严重的粮食减产问题，因此农作物病虫害识别检测和防治处理的研究对农业生产有着重要意义。
在此次比赛过程中，考虑到现实研究意义和课题任务，沈飞团队选择了图像赛道里面比较经典的农业任务，分别是基于可见光图像的柑橘花果梢识别挑战赛和辣椒病虫害图像识别挑战赛，并且都取得了第一名的成绩。“农业是国家之本，作为计算机专业的学生，我们也十分倾向于去攻克农业方面的难题。希望通过人工智能技术助力国家智慧农业的发展，使得农户种植更加方便快捷，为国家现代化农业建设贡献自己的力量。”除此之外，目标检测、图像分类识别和语义分割也是团队日常研究的主要课题，与农业领域赛道较为契合。
“其实辣椒病虫害图像识别难度较大，涉及病虫害种类较多，通过肉眼观察、主观认知是很难去划分标准的。此外，训练和测试时可能会存在场景跨域情况，在一定程度上也会增加图像识别难度。”沈飞坦言，在这一个月的时间内，为强化自己的知识储备，大家都是先分别阅读了大量的相关文献资料，然后再聚集商讨下一步研究计划。
“毕竟都是学生，那段时间大家都非常焦虑，害怕花费了大量精力后，最后产品没有真正落地。其中有一个研一的女生，刚刚参加比赛，可能压力太大，有时情绪会接近崩溃。”沈飞表示，作为前辈，他肯定要带头组织、协调团队的一切事物，做好后勤工作。在闲暇时刻也会组织成员参加活动，合理宣泄消极情绪，以更加饱满的姿态去迎接新的科学挑战。
农业防治创新突破 辣椒病虫害图像识别率已超过70%
“据相关文献显示，人类对此次竞赛中的农业病虫害的主观判断正确率可能只有60%，而我们的模型算法已经超过了人类的水平，达到70%以上。从识别准确率上来看，相当于我们的算法模型是可以减轻他们的工作量，甚至可以补足农业工作人员。”这对于沈飞团队来说，是一个非常不错的成绩。
在图片识别速度方面，沈飞团队的模型算法也达到了一个新高度。“如果人类去识别一张图像，观察它的细节，可能需要2到3秒钟。对于我们的模型算法来说，能够做到1秒钟识别30张图片，接近60倍的速度，这也是非常大的突破。”
合作科研是一种交替式、螺旋式的上升过程，在此期间，沈飞也发现了不少问题。“学术上的科研大多数是在一种‘理想环境’下的研究，但真正落地应用上时，由于缺乏真实和全面的数据支撑，会出现各种未知的识别错误的情况。”由于沈飞团队不是主攻农业领域，对于这方面的数据收集和标注还是存在些许困难。
“学术研究上的成功，最终还是要在实践中去检验它。通过科大讯飞提供的平台，以及分享的可以接近到落地的数据量，让我们有机会去分析数据，通过实验验证想法，检验过去一年的研究成果。”沈飞表示，借此机会，团队也可以优化算法模型，早日实现产品落地。未来，他们希望在推动国内AI发展方面做出贡献，让AI在通用场景下，更好服务于社会生活。
2022第五届科大讯飞Al开发者大赛围绕十大新兴产业开启108个赛题，按照算法、应用、编程赛、虚拟形象选拔、辩论赛、创意集市创意赛等方向设置众多赛道，共吸引全球32333支团队参与角逐。
在今年大赛中，有着许多像沈飞团队这样的年轻开发者，即使是看似复杂的事，他们也无惧质疑，以热爱开发、热爱科技的初心去解决着每一个难题。同时，涉及工业互联网、元宇宙、未来社区、智慧养殖、互联网金融、智能汽车等多个领域中，还有着更多优秀开发者。11月17-20日，在1024开发者节现场，他们将进行巅峰对决，碰撞科技火花，共探人工智能新未来。
南京理工大学研究生(南京理工大学研究生院)