智能设计育种,打造现代农业新“芯片”

文章来源:聚英云农 发布时间: 2022-07-01 09:44:51
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种业一直被称为现代农业芯片,已成为世界各国农业科技的制高点。而当前机器学习、基因编辑、全基因组选择及合成生物学等前沿科技的创新发展已引领国际种业巨头强势进入智能设计育种时代,育种周期明显缩短、成本显著降低、效率显著提高。

 

 

目前,美国已基本进入智能设计和育种时代。依靠大量的育种数据和大数据驱动的整个过程,作物表型模拟和决策模型辅助育种家进行准确的杂交分配。近年来,为了整合育种研发链,提升国际种子产业的核心竞争力,许多国际种子产业公司以重组和并购的形式实现了人工智能技术与生物技术的多元化融合。目前我国仍处于原因“跟跑”向“并跑”在角色转换中,大多数动植物的核心种源对外依赖性高,缺乏独创性。目前,迫切需要弥补关键技术整合、多学科交叉和产业化的不足,实现育种技术体系的智能化和工程化。

航天育种是引领现代农业高效发展的战略性新兴产业,也是传统农业向现代农业及循环经济转型发展的“新起点”。与传统育种不同,航天育种也叫“太空育种”“空间诱变育种”,是用航天器将农作物种子、组织、器官等诱变材料送入太空,利用太空特殊的、地面无法模拟的环境诱变作用,使它们产生变异,再返回地面选新种子、新材料,培育新品种的作物育种新技术。

 

 

智慧农业助力农业生产经营

机器学习、区块链、物联网等信息科学在智慧农场、智能温室等具体农业生产场景下集成应用,管理者能够进行精准的农业信息感知、科学量化决策、智能控制农业机械设备及精准控制投入。在美国,20%的耕地和80%的大型农场实现了大田生产的全过程数字化,平均每个农场都有大约50台设备连接物联网。但由于缺乏基础研究和跨学科研究,现有高端农业机械设备核心部件、农业传感器核心感知元件和农业人工智能核心技术依赖国外。

数据是信息科技与农业深度融合的重要前提。法国已由政府主导、多主体共同承担建设涵盖农业生产各部门的农业信息数据库,并致力于打造集科研、咨询、互联网应用及公共管理等为一体的农业数据体系。目前我国农业数据形式繁杂、数量巨大、分布分散且缺少统一统计标准,农业数据收集成本高、难度大及准确性差,农业数据处理难以实现多源融合与深度挖掘运用。此外,区块链技术作为一种分布式数据记录方式及共享式数据库,具有去中心化、开放性、数据不可篡改及可溯源等核心特征,与农业溯源系统结合后能够连接生产、加工、流通、存储及销售等农业供应链全环节。基于区块链技术的农产品溯源系统可以有效降低数据存储及监管成本,但目前普遍面临着隐私泄露、数据安全及区块容量不足等问题。

 

 

灌溉设施根据土壤温湿度自动施肥浇水;无人机喷施化肥;自动驾驶收割机远程遥控作业;食物安全平台逐级监控生长环节……通过应用大数据、物联网、人工智能、区块链等新技术,智慧农业大大减轻了农民的体力劳动,降低了农业生产成本,提升了农产品的质量和产量。就此,一幅数字乡村的画卷,正从农村徐徐展开,伸展到全国。

真正智能型、立体型的温室大棚,可以通过升降温、补光灯设施的利用,使植物生长不受季节的影响,从而实现植物的周年性连续生产”。智慧农业是农业生产的高级阶段,集移动互联网、云计算和物联网技术于一体,依托部署在现场的环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等各种传感器,实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导,为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策,是现代生物技术、建筑工程、环境控制、机械传动、材料科学、设施园艺和计算机科学等多学科集成创新,知识与技术高度密集的农业生产方式。

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