種子是農(nóng)業(yè)的芯片。今年的中央一號(hào)文件提出,深入實(shí)施種業(yè)振興行動(dòng),加快攻克一批突破性品種。

國(guó)家南繁科研育種基地,是我國(guó)農(nóng)業(yè)科研不可替代的戰(zhàn)略資源,在科研育種加代、應(yīng)急種子生產(chǎn)、制種繁種等方面發(fā)揮著極其重要的作用。如今,這里正被建成集科研、生產(chǎn)、銷售、科技交流、成果轉(zhuǎn)化為一體的服務(wù)全國(guó)的“南繁硅谷”。初春時(shí)節(jié),總臺(tái)央視記者來(lái)到這里采訪,看到了種源攻關(guān)的新變化。

種源攻關(guān)里的AI訓(xùn)練師

在南繁基地的這塊棉花田里,我們看到這樣的場(chǎng)景,一群年輕人在操作著機(jī)器人,帶著筆記本電腦,給棉花植株拍視頻。他們也被稱為農(nóng)田里的AI訓(xùn)練師。

這些年輕人告訴記者,在AI眼里,整片田地里的每一株棉花都是獨(dú)一無(wú)二的,株高有多少,莖稈有多粗,葉片樣態(tài)怎么樣,都有數(shù)據(jù)上的細(xì)微差別,而從影像中去不斷識(shí)別,提升精準(zhǔn)度,就是第一課。

中國(guó)農(nóng)科院智慧化數(shù)字化南繁技術(shù)團(tuán)隊(duì)博士研究生 何沛桐:每次采集7到10個(gè)視頻,每個(gè)視頻大概是30秒到90秒,我們每秒會(huì)在其中抽出三幀,大概是90到270幀這樣一個(gè)數(shù)據(jù)量,然后再乘上一個(gè)10倍,大概是2700幀這樣一個(gè)數(shù)據(jù)。每次對(duì)這種數(shù)據(jù)量進(jìn)行一個(gè)標(biāo)注,最后再送給模型去訓(xùn)練。

何沛桐說(shuō),去年11月份這批棉花種下去后,團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始用機(jī)器人采集影像。每7天采集一次,之后進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注與AI訓(xùn)練,記錄下不同苗期、不同地塊、不同品種的棉花生長(zhǎng)信息,等到棉花收獲時(shí)就會(huì)形成一個(gè)完整的閉環(huán)。其間對(duì)AI不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)喂入,最終將得到一個(gè)“棉花通識(shí)課”成績(jī)優(yōu)秀的AI模型。

有了這些AI模型,種源攻關(guān)的“最初一公里”——篩選海量田間數(shù)據(jù),過(guò)去十幾個(gè)人大半個(gè)月的工作量,一個(gè)晚上就可以輕松解決,大大縮短了育種周期的田間基礎(chǔ)工作時(shí)間。

而在種植棉花之前,他們已經(jīng)把玉米病害的AI模型部署到了AR眼鏡中,成為育種學(xué)家在試驗(yàn)田里的新裝備。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院智慧化數(shù)字化南繁技術(shù)團(tuán)隊(duì)碩士研究生 潘攀:這上面的黃色的部分,就是有病害的部分,這個(gè)綠色的部分是,相當(dāng)于是沒(méi)有病害的部分。

種源攻關(guān)里的新裝備

在國(guó)家南繁科研育種基地,記者看到了很多令人耳目一新的場(chǎng)景,育種已經(jīng)不再單單是以前看到的田中繁復(fù)單調(diào)的勞作,而是有了更多新裝備、新技術(shù)、新模式的全方位賦能。

總臺(tái)央視記者 陳博:這里是海南南繁科技城的一棟人才公寓,夜深人靜的時(shí)候,我們從這里看出去,可以看到不遠(yuǎn)處有一個(gè)光點(diǎn)在緩慢移動(dòng)。

這處發(fā)光是搭載著一系列傳感器的軌道式采集平臺(tái),它正在采集3800株玉米的各類性狀數(shù)據(jù)。從晚上7時(shí)開(kāi)始,到第二天早上6時(shí)結(jié)束,以前科學(xué)家需要白天干的事兒,已經(jīng)被夜里忙碌的機(jī)器替代。

這塊試驗(yàn)田里正在培育84個(gè)品種的玉米樣本,每一個(gè)的表現(xiàn)好不好,都要通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)判斷。以往科學(xué)家們要帶著足夠的人手,在田間地頭用工具一株一株地測(cè)量。而有了新裝備,培育篩選出一個(gè)新品種的周期就可以從10年縮短到4年。

在南繁科研育種基地,如今,一輛車裝滿五六個(gè)黑箱子,也成為科研團(tuán)隊(duì)出行的新常態(tài)。

中國(guó)農(nóng)科院國(guó)家南繁研究院表型創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)科研骨干 李藝超:有可能大家誤以為你會(huì)出差,實(shí)際上你是去地里做實(shí)驗(yàn)。這個(gè)是我們目前正在使用的大疆無(wú)人機(jī),它上面可以掛載不同的傳感器掛在云臺(tái)上面。

這個(gè)是我們一個(gè)地面激光雷達(dá),它可以立在田間,對(duì)整個(gè)田塊進(jìn)行精確掃描。

從空中俯瞰南繁科研育種基地,可以看到大小不一、顏色不一的試驗(yàn)田塊錯(cuò)落有致。

中國(guó)農(nóng)科院國(guó)家南繁研究院表型創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)博士后 劉帥兵:這是我們努力的方向。通過(guò)我們自動(dòng)化的技術(shù),包括表型鑒定技術(shù),包括遙感技術(shù),包括計(jì)算機(jī)技術(shù),通過(guò)這些多學(xué)科交叉以后,這一整個(gè)流程化的技術(shù),或者說(shuō)這個(gè)科學(xué)體系,我們要完全自動(dòng)化。

種源攻關(guān)里的年輕力

如今,種業(yè)振興的道路上,不僅有資深的育種學(xué)家,還有更多新面孔的加入,他們?cè)诤诵姆N源攻關(guān)上發(fā)揮了什么作用?

在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院國(guó)家南繁研究院的走廊里,記者看到,機(jī)器深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)、人工智能應(yīng)用,不少代表著前沿科技的詞匯,出現(xiàn)在科研團(tuán)隊(duì)和科研項(xiàng)目的名字中。一個(gè)個(gè)跨學(xué)科的青年人才,通過(guò)精準(zhǔn)培養(yǎng)、定向招引,加入“爆改”傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的隊(duì)伍。

這些年齡在25歲到28歲的青年人才,已經(jīng)成為基地種業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的主力。他們把一部分育種過(guò)程,放到大模型里進(jìn)行,通過(guò)“紙上談兵”,替代過(guò)去在田間的實(shí)際種植,減少成本,縮短時(shí)間。

中國(guó)農(nóng)科院南繁研究院大數(shù)據(jù)智能設(shè)計(jì)育種團(tuán)隊(duì)博士后 張治梁:我們這兩年主要開(kāi)發(fā)了算法,可以通過(guò)該地區(qū)收集它的一些氣象數(shù)據(jù),以及它的育種表現(xiàn),包括病蟲(chóng)害等等,以及它土壤的肥力等各種各樣的數(shù)據(jù),通過(guò)我們的育種模擬系統(tǒng),就可以進(jìn)行它的育種規(guī)模的縮小。

采訪中記者了解到,在南繁科研育種基地,一系列政策扶持,讓越來(lái)越多大學(xué)的相關(guān)院系來(lái)到這里,開(kāi)展碩士生和博士生的課程。而當(dāng)?shù)馗黝惿孓r(nóng)科研院所也為他們提供了實(shí)踐場(chǎng)景,讓不少跨學(xué)科的人才投身農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)。

中國(guó)農(nóng)科院智慧化數(shù)字化南繁技術(shù)團(tuán)隊(duì)科研助理 申家煒:我的同學(xué)和朋友也很不理解,就你一個(gè)學(xué)機(jī)器人的,一個(gè)工科的,怎么還跑海南這么老遠(yuǎn)去做農(nóng)學(xué)了。一開(kāi)始我確實(shí)沒(méi)辦法回答他,后來(lái)我也想明白了,就是本質(zhì)上,機(jī)器人發(fā)明出來(lái),只有當(dāng)它服務(wù)于人,才是真正體現(xiàn)它最大價(jià)值的時(shí)候。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)村經(jīng)濟(jì)研究中心主任 金文成:通過(guò)這些青年人才,戰(zhàn)略科學(xué)家的創(chuàng)新引領(lǐng),來(lái)整體上帶動(dòng)我們國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的跨越式的發(fā)展和進(jìn)步。最后要構(gòu)建我們農(nóng)業(yè)的科技創(chuàng)新體系,打造我們的自主創(chuàng)新的平臺(tái)。