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全新啟程——托普云農(nóng)為植物表型科研“數(shù)智”賦能

作者:admin 瀏覽量:211 來源:本站 時間:2024-09-04 17:22:28

信息摘要:

全球范圍內(nèi),在成像、算力、算法的逐輪驅(qū)動下,計算機視覺和人工智能技術(shù)支撐了各行各業(yè)的蓬勃發(fā)展。在農(nóng)業(yè)領域,基于計算機視覺的植物表型技術(shù),逐步嵌入到農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)中,人工智能技術(shù)也得以大放異彩。托普云農(nóng)多年深耕智慧農(nóng)業(yè)領域,在植物表型領域深厚積累,不斷攻克技術(shù)難點,啟動高通量表型產(chǎn)品化過程,推動植

全球范圍內(nèi),在成像、算力、算法的逐輪驅(qū)動下,計算機視覺和人工智能技術(shù)支撐了各行各業(yè)的蓬勃發(fā)展。在農(nóng)業(yè)領域,基于計算機視覺的植物表型技術(shù),逐步嵌入到農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)中,人工智能技術(shù)也得以大放異彩。托普云農(nóng)多年深耕智慧農(nóng)業(yè)領域,在植物表型領域深厚積累,不斷攻克技術(shù)難點,啟動高通量表型產(chǎn)品化過程,推動植物表型技術(shù)在產(chǎn)業(yè)端、科研端落地應用,為植物研究領域提供先進、全面的高通量采集分析解決方案。

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什么是植物表型技術(shù)

植物表型是作物基因型和所處環(huán)境影響所造成的諸如形狀、結(jié)構(gòu)、大小、顏色等全部可測的生物體外在表現(xiàn),以及肉眼看不見的生理功能和各種組分的含量。智慧農(nóng)業(yè),是通過收集和分析數(shù)據(jù)來改進特定地點的農(nóng)業(yè)決策,植物表型研究是智慧農(nóng)業(yè)研究中的一個重要分支。

植物表型就是為植物體檢的技術(shù)。正如俗語所說,“良莠不分”,田間的環(huán)境極其復雜多變,要在密集且相互重疊的葉片中準確辨別作物表型是一項艱巨的任務。高通量植物表型檢測,能有效利用先進的光譜成像技術(shù)和解析技術(shù),實現(xiàn)對植物肉眼可見的形態(tài)學指標和肉眼不可見的組分、生理、脅迫、病害等指標的可視化;利用先進的控制技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù),實現(xiàn)表型性狀測量和數(shù)據(jù)分析的自動化;利用先進的圖像識別、機器學習、深度學習等人工智能技術(shù),實現(xiàn)多性狀關聯(lián)分析與數(shù)據(jù)挖掘的智能化;用這些可視化、自動化、智能化的技術(shù),可以高通量、高精度的對單器官、單株或群體尺度的植物進行快速的測量分析。

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2023年,《Nature》子刊就曾在報道中提出Sensors in Agriculture: Towards an Internet of Plants “植物互聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Plants, IoP)這一全新概念,聲稱隨著技術(shù)的發(fā)展,我們將見證植物與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合,實現(xiàn)實時、連續(xù)的植物生長監(jiān)測,植物互聯(lián)網(wǎng)的時代即將來臨。

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雖然植物表型雖然是面向世界種業(yè)科技前沿和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的主戰(zhàn)場,但國內(nèi)與國外的表型領域研究卻仍然存在不小的差異。把握時機的同時,也要認清行業(yè)痛點之所在,有針對性的發(fā)力。

 

把握時機,直面痛點

當前,植物表型市場目前在發(fā)達國家占據(jù)主導,而亞洲市場則展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α5珖鴥?nèi)高通量植物表型數(shù)據(jù)采集環(huán)境建設尚不充分,企業(yè)多采取小規(guī)模的課題組式運作,而非規(guī)?;魉€生產(chǎn)。為填補國內(nèi)市場空白,亟需構(gòu)建有效的運營模式,滿足科研單位和農(nóng)業(yè)企業(yè)的實際需求,實現(xiàn)植物表型大規(guī)模研究和比較分析。

植物表型研究作為信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)科技的交匯點,企業(yè)亟需吸引高層次人才,以保障研究的長期可持續(xù)發(fā)展。技術(shù)方面,植物表型組學作為科學前沿,引入各類高精度傳器、AI模型算法、操作系統(tǒng)等,對于把握國內(nèi)戰(zhàn)略機遇、打破國外技術(shù)壟斷、形成良好產(chǎn)業(yè)鏈及掌握自主知識產(chǎn)權(quán)至關重要。基于當下植物表型關鍵裝備和算法技術(shù)壟斷、成本高昂等,降低成本并研發(fā)更加便捷好用的產(chǎn)品,是科研單位和農(nóng)業(yè)企業(yè)擴大應用范圍的重大舉措。

 

托普云農(nóng)-為植物表型科研“數(shù)智”賦能

專項團隊自研攻關。托普云農(nóng)表型專項研發(fā)團隊由東京大學畢業(yè)、國家千人計劃引進專家、研發(fā)團隊首席科學家領銜,吸引了海內(nèi)外博士、碩士等高層次人才,組成硬件、軟件、算法、產(chǎn)品、品檢各小組,對標國際前沿技術(shù),開展硬件、軟件、算法等全流程自主科研攻關。技術(shù)團隊更完備更專業(yè),保障整個從設計研發(fā)到產(chǎn)品質(zhì)檢的快速產(chǎn)業(yè)化,強大的算法團隊有多款人工智能明星產(chǎn)品(例如考種、根系等)的開發(fā)經(jīng)驗和基礎。

軟、硬件融合發(fā)展。盡管測量植物表型的技術(shù)非常多元,但核心在于技術(shù)本身是否足夠先進、可靠。托普云農(nóng)高度整合可見光二維三維、高光譜、多光譜、紅外熱成像、激光雷達等先進成像技術(shù),充分發(fā)揮AI圖像處理、深度學習等技術(shù)優(yōu)勢,運用全自研算法打造植物表型智能解析平臺“TP-AIPheno”,創(chuàng)新性地將數(shù)據(jù)采集與解析流程集成在同一軟件中,實現(xiàn)采集、分析實時化、一體化。“我們現(xiàn)已做到可見光二維單株植物解析用時小于5秒,可見光三維單株植物解析用時小于2分鐘,高光譜單株植物解析用時小于5秒”,研發(fā)團隊首席科學家介紹研究成果。

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可見光二維成像

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可見光三維成像

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高光譜成像


多元化產(chǎn)品開發(fā)。行業(yè)的發(fā)展、消費者需求多樣化,單一的產(chǎn)品或服務難以滿足市場的需求。托普云農(nóng)高通量植物表型涵蓋根、莖、葉、花、果實、種子等植物器官,以及植物單株、植物群體等不同尺度,并根據(jù)溫室、人工氣候室、田間等科研環(huán)境,打造便攜式、箱體式、田間無人機、無人車、軌道機等多形態(tài)表型設備。托普云農(nóng)與中國水稻研究所、中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所、浙江省農(nóng)業(yè)科學院、浙江大學等機構(gòu)攜手,推動表型產(chǎn)品向科研端、產(chǎn)業(yè)端快速落地,托普云農(nóng)“高通量植物表型采集分析平臺”憑借表型指標覆蓋廣、解析精度高、效率高等創(chuàng)新優(yōu)勢,榮獲“CISILE 2024自主創(chuàng)新金獎”。

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六大核心產(chǎn)品優(yōu)勢??萍硷w速發(fā)展的時代,托普云農(nóng)引領科技前沿,以六大核心產(chǎn)品優(yōu)勢為植物表型研究帶來了革命性的變革。高通量:實現(xiàn)了自動化傳送、自動化采集,自動解析識別,一次操作可獲得上百種參數(shù),讓數(shù)據(jù)采集變得輕松高效;高精度:基于可見光、高光譜成像基礎、通過自研算法與計算機技術(shù)實現(xiàn)植物快速、高精度測量,讓科研成果更加可靠;高效率:在時間就是金錢的今天,二維單株分析時間僅需5秒、三維單株解析時間不超過2分鐘、高光譜單株分析時間也在5秒內(nèi)完成;無損化:采用無接觸測量,全程陪伴作物從出苗到成熟,每一個生長階段都得到細致的觀察,無需擔心對植物造成傷害;多維度:從單器官-單株-群體,我們的多尺度測量結(jié)合二維圖像解析、三維高精度重構(gòu)和高光譜曲線交互分析,提供全面多維度綜合實驗數(shù)據(jù);應用廣:無論是遺傳育種、分子生物學,還是植物生理學、植物病理學,甚至是生態(tài)學、環(huán)境科學、植物保護,我們的技術(shù)都能廣泛應用,為各領域的研究提供強大支持。

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成本降低、各項專利獲廣泛認可。托普云農(nóng)在植物表型全系列產(chǎn)品研發(fā)過程中,先后承擔或參與多項國家級、省級研發(fā)課題項目,并取得國家發(fā)明專利23項、實用新型專利3項、軟件著作權(quán)7項。基于自主研發(fā)的優(yōu)勢,成功將成本降低,為客戶帶來更高的性價比。

引領農(nóng)業(yè)科技新紀元,高通量植物表型技術(shù),精準解鎖每一株植物的基因密碼!未來,隨著技術(shù)的飛速迭代和算法的持續(xù)優(yōu)化,我們的表型數(shù)據(jù)應用將不斷擴展,這將促進植物表型技術(shù)在中國智慧農(nóng)業(yè)中的應用,為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定堅實基礎。托普云農(nóng)始終堅持科技創(chuàng)新引領,踐行“軟件與硬件高度協(xié)同”和“信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)專業(yè)深度融合”的方針,為智慧農(nóng)業(yè)的持續(xù)繁榮和發(fā)展保駕護航!

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