范圍內(nèi)，在成像、算力、算法的逐輪驅(qū)動下，計(jì)算機(jī)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(lǐng)域，基于計(jì)算機(jī)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(gè)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(lǐng)域，在植物表型領(lǐng)域深厚積累，不斷攻克技術(shù)難點(diǎn)，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(yīng)用，為植物研究領(lǐng)域提供、全面的高通量植物表型采集分析解決方案。
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(jìn)特定地點(diǎn)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(gè)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(fù)雜多變，要在密集且相互重疊的葉片中準(zhǔn)確辨別作物表型是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。高通量植物表型檢測，能有效利用的光譜成像技術(shù)和解析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對植物肉眼可見的形態(tài)學(xué)指標(biāo)和肉眼不可見的組分、生理、脅迫、病害等指標(biāo)的可視化；利用的控制技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)表型性狀測量和數(shù)據(jù)分析的自動化；利用的圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多性狀關(guān)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(jìn)行快速的測量分析。
2023年，《Nature》子刊就曾在報(bào)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)的植物生長監(jiān)測，植物互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代即將來臨。
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(lǐng)域研究卻仍然存在不小的差異。把握時(shí)機(jī)的同時(shí)，也要認(rèn)清行業(yè)痛點(diǎn)之所在，有針對性的發(fā)力。
把握時(shí)機(jī)，直面痛點(diǎn)
當(dāng)前，植物表型市場目前在發(fā)達(dá)國家占據(jù)主導(dǎo)，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(shè)尚不充分，企業(yè)多采取小規(guī)模的課題組式運(yùn)作，而非規(guī)；魉生產(chǎn)。為市場空白，亟需構(gòu)建有效的運(yùn)營模式，滿足科研單位和農(nóng)業(yè)企業(yè)的實(shí)際需求，實(shí)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(diǎn)，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(xué)作為科學(xué)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(jī)遇、打破壟斷、形成良好產(chǎn)業(yè)鏈及掌握自主知識產(chǎn)權(quán)至關(guān)重要；诋(dāng)下植物表型關(guān)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(kuò)大應(yīng)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(xiàng)團(tuán)隊(duì)自研攻關(guān)。托普云農(nóng)表型專項(xiàng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)由東京大學(xué)畢業(yè)、國家引進(jìn)專家、研發(fā)團(tuán)隊(duì)科學(xué)家，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(biāo)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(guān)。技術(shù)團(tuán)隊(duì)更完備更專業(yè)，保障整個(gè)從設(shè)計(jì)研發(fā)到產(chǎn)品質(zhì)檢的快速產(chǎn)業(yè)化，強(qiáng)大的算法團(tuán)隊(duì)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(yàn)和基礎(chǔ)。
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、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(dá)等成像技術(shù)，充分發(fā)揮AI圖像處理、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)優(yōu)勢，運(yùn)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(shí)現(xiàn)采集、分析實(shí)時(shí)化、一體化！拔覀儸F(xiàn)已做到可見光二維單株植物解析用時(shí)小于5秒，可見光三維單株植物解析用時(shí)小于2分鐘，高光譜單株植物解析用時(shí)小于5秒”，研發(fā)團(tuán)隊(duì)科學(xué)家介紹研究成果。
可見光二維成像
可見光三維成像
高光譜成像
多元化產(chǎn)品開發(fā)。行業(yè)的發(fā)展、消費(fèi)者需求多樣化，單一的產(chǎn)品或服務(wù)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(shí)、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(jī)、無人車、軌道機(jī)等多形態(tài)表型設(shè)備。托普云農(nóng)與中國水稻研究所、中國農(nóng)業(yè)茶葉研究所、浙江省農(nóng)業(yè)、浙江大學(xué)等機(jī)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(biāo)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(jiǎng)”。
六大核心產(chǎn)品優(yōu)勢。科技飛速發(fā)展的時(shí)代，托普云農(nóng)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(shí)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(chǔ)、通過自研算法與計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)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(shí)間就是金錢的今天，二維單株分析時(shí)間僅需5秒、三維單株解析時(shí)間不超過2分鐘、高光譜單株分析時(shí)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(gè)生長階段都得到細(xì)致的觀察，無需擔(dān)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；應(yīng)用廣：無論是遺傳育種、分子生物學(xué)，還是植物生理學(xué)、植物病理學(xué)，甚至是生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、植物保護(hù)，我們的技術(shù)都能廣泛應(yīng)用，為各領(lǐng)域的研究提供強(qiáng)大支持。
成本降低、各項(xiàng)獲廣泛認(rèn)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(dān)或參與多項(xiàng)、省級研發(fā)課題項(xiàng)目，并取得國家發(fā)明23項(xiàng)、實(shí)用新型3項(xiàng)、軟件著作權(quán)7項(xiàng)。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(jià)比。
農(nóng)業(yè)科技新紀(jì)元，高通量植物表型技術(shù)，精準(zhǔn)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(yīng)用將不斷擴(kuò)展，這將促進(jìn)植物表型技術(shù)在中國智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。托普云農(nóng)始終堅(jiān)持科技創(chuàng)新，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(hù)航！
