近年來，隨著生物育種科研的深入，植物表型研究作為加速農(nóng)作物種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定、品種創(chuàng)制改良的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成為農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家競相爭奪的戰(zhàn)略高地。搶占植物表型研究的科技制高點(diǎn)，對保障國家糧食安全、實(shí)現(xiàn)種業(yè)振興具有重大意義。
如何高通量、無損化采集植物表型數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果高精度、多維度、可復(fù)現(xiàn)，是開展植物表型研究工作的核心問題。深耕智慧農(nóng)業(yè)十余年，托普云農(nóng)憑借在植物表型領(lǐng)域的深厚積累，整合多種先進(jìn)的光譜成像技術(shù)，精研圖像識別、深度學(xué)習(xí)等農(nóng)業(yè)AI算法，潛心研發(fā)高通量植物表型自動化采集與智能化分析平臺，為植物表型科研“數(shù)智”賦能。
植物表型研究是現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)科技的深度交叉融合，已被公認(rèn)為是當(dāng)前世界種業(yè)科技前沿和解決糧食安全問題的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)場。然而長久以來，植物表型研究的關(guān)鍵裝備與核心算法被歐、美、日、澳等發(fā)達(dá)國家壟斷，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)在開展植物表型研究時(shí)，裝備儀器主要依賴進(jìn)口，不僅價(jià)格昂貴受制于人，而且操作界面繁瑣，易用性差，部分?jǐn)?shù)據(jù)分析功能需要用戶自主編程，一度成為制約我國植物表型研究發(fā)展的瓶頸。
為改變這一狀況，托普云農(nóng)廣泛引進(jìn)植物表型、AI算法等領(lǐng)域海內(nèi)外高層次人才，組建表型專項(xiàng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，從植物表型研究的真實(shí)痛點(diǎn)和需求出發(fā)，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)，研發(fā)了一系列優(yōu)質(zhì)的表型研究智能裝備，實(shí)現(xiàn)不同生境下，植物器官、單株、群體等各尺度表型數(shù)據(jù)的高精度、高效率、高通量自動采集與智能化分析，有力填補(bǔ)了國內(nèi)植物表型研究裝備短板。
植物表型性狀涵蓋廣泛，既包括植物形態(tài)、結(jié)構(gòu)等肉眼可見的物理性狀指標(biāo)，也包含光合作用、葉綠素含量等肉眼不可見的生理功能、生化組分等指標(biāo)。基于在農(nóng)業(yè)傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、AI算法等領(lǐng)域的深厚積累，托普云農(nóng)軟、硬件協(xié)同發(fā)力，打造高通量、高效率、高精度的植物表型采集分析平臺。
在硬件層面，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)等先進(jìn)成像技術(shù)，以及環(huán)境監(jiān)測、自動稱重等多種高精度傳感器，實(shí)現(xiàn)針對糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物等不同類型植物的形態(tài)、顏色、紋理、長勢、組分含量等上百種表型指標(biāo)的規(guī)范化表征，并支持針對特定作物、特定表型指標(biāo)進(jìn)行定制化開發(fā)及優(yōu)化，滿足多樣化需求。
托普云農(nóng)植物表型解析技術(shù)
在軟件層面，托普云農(nóng)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、一體化完成，大大提升表型解析效率，現(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，打造表型研究“加速器”。
植物表型研究應(yīng)用廣泛，涉及場景眾多。多年深耕之下，托普云農(nóng)以科研端、產(chǎn)業(yè)端真實(shí)需求為導(dǎo)向，研發(fā)多元化植物表型儀器，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、大棚、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。與中國水稻研究所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所、浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、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)部分植物表型產(chǎn)品
例如，針對豆科植物根瘤分析難題，托普云農(nóng)“植物根系分析系統(tǒng)”在測量根系形態(tài)、根尖數(shù)量等傳統(tǒng)表型指標(biāo)的基礎(chǔ)上，能夠智能識別大豆、花生等豆科植物根瘤，精確計(jì)算根瘤數(shù)量，測量根瘤周長、面積、體積、半徑等數(shù)據(jù)；針對小麥、水稻、玉米等糧食作物，托普云農(nóng)研發(fā)相應(yīng)的“表型檢測系統(tǒng)”，通過多款硬件產(chǎn)品及手機(jī)端、PC端軟件的綜合應(yīng)用，為品種篩選、長勢評估、產(chǎn)量預(yù)測、基因定位等工作提質(zhì)增效。
在植物表型全系列產(chǎn)品研發(fā)過程中，托普云農(nóng)先后承擔(dān)或參與多項(xiàng)國家級、省級研發(fā)課題項(xiàng)目，并取得國家發(fā)明專利23項(xiàng)、實(shí)用新型專利3項(xiàng)、軟件著作權(quán)7項(xiàng)。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)”。
托普云農(nóng)“高通量植物表型采集分析平臺”榮獲 CISILE 2024 自主創(chuàng)新金獎(jiǎng)
作為國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)先行者，托普云農(nóng)始終關(guān)注農(nóng)業(yè)產(chǎn)、學(xué)、研一線，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與行業(yè)需求相結(jié)合，圍繞育種、栽培、植保、資環(huán)等場景，打造智能人工環(huán)境、表型采集與解析、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、數(shù)字植保、園區(qū)智慧管理等眾多硬、軟件產(chǎn)品，并提供智能實(shí)驗(yàn)室、試驗(yàn)基地等從設(shè)計(jì)、建設(shè)到運(yùn)營的一站式綜合解決方案，助力產(chǎn)、學(xué)、研裝備升級、模式升級。
基于強(qiáng)大的科技服務(wù)能力，托普云農(nóng)先后助力建設(shè)崖州灣耐鹽堿水稻科研試驗(yàn)基地、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家南繁研究院種業(yè)創(chuàng)新中心植物艙、國家數(shù)字種植業(yè)水稻創(chuàng)新分中心基地、種質(zhì)資源庫數(shù)字孿生平臺等大批優(yōu)秀案例，創(chuàng)造科企融合新模式、新思路、新樣板。
托普云農(nóng)助力農(nóng)業(yè)科研基地與平臺建設(shè)
同時(shí)，托普云農(nóng)積極探索構(gòu)建“政產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，承擔(dān)十余項(xiàng)國家級、省級課題項(xiàng)目，與眾多農(nóng)業(yè)院校、科研院所、農(nóng)政管理部門開展關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)；與中國水稻研究所達(dá)成戰(zhàn)略合作，共同成立“中稻—托普數(shù)字農(nóng)業(yè)研究中心”，促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展；與中國工程院院士團(tuán)隊(duì)開展產(chǎn)研合作，在農(nóng)業(yè)AI模型、數(shù)字植保等領(lǐng)域推動科技成果落地轉(zhuǎn)化；與多所農(nóng)業(yè)科研院校開展資源共享，人才交流互動等，推動農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“創(chuàng)新鏈、人才鏈、產(chǎn)業(yè)鏈”三鏈融合。
攜手共建“政產(chǎn)學(xué)研用”完整生態(tài)
科技創(chuàng)新是推動農(nóng)業(yè)強(qiáng)國建設(shè)的重要引擎，托普云農(nóng)將持續(xù)關(guān)注并服務(wù)農(nóng)業(yè)產(chǎn)、學(xué)、研一線，以科技和服務(wù)助力裝備升級、模式升級、效率升級。期待與更多的農(nóng)業(yè)科研院校共同打造校企、科企合作的新典范，攜手構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)生態(tài)，培養(yǎng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的新質(zhì)力量。
