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)資源精準鑒定、品種創(chuàng)制改良的關鍵環(huán)節(jié)，成為農(nóng)業(yè)發(fā)達國家競相爭奪的戰(zhàn)略高地。搶占植物表型研究的科技制高點，對保障國家糧食安全、實現(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)，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)結果高精度、多維度、可復現(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)憑借在植物表型領域的深厚積累，整合多種先進的光譜成像技術，精研圖像識別、深度學習等農(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)代信息技術與農(nóng)業(yè)科技的深度交叉融合，已被公認為是當前世界種業(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，植物表型研究的關鍵裝備與核心算法被歐、美、日、澳等發(fā)達國家壟斷，國內(nèi)科研機構在開展植物表型研究時，裝備儀器主要依賴進口，不僅價格昂貴受制于人，而且操作界面繁瑣，易用性差，部分數(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)廣泛引進植物表型、AI算法等領域海內(nèi)外高層次人才，組建表型專項研發(fā)團隊，從植物表型研究的真實痛點和需求出發(fā)，對標國際前沿技術，開展硬件、軟件、算法等全流程自主科研攻關，研發(fā)了一系列優(yōu)質(zhì)的表型研究智能裝備，實現(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)、結構等肉眼可見的物理性狀指標，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。基于在農(nóng)業(yè)傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、AI算法等領域的深厚積累，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、激光雷達等先進成像技術，以及環(huán)境監(jiān)測、自動稱重等多種高精度傳感器，實現(xiàn)針對糧食作物、經(jīng)濟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的規(guī)范化表征，并支持針對特定作物、特定表型指標進行定制化開發(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
在軟件層面，托普云農(nóng)充分發(fā)揮AI圖像處理、深度學習等技術優(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，打造表型研究“加速器”。
植物表型研究應用廣泛，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)端真實需求為導向，研發(fā)多元化植物表型儀器，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、大棚、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。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)表型指標的基礎上，能夠智能識別大豆、花生等豆科植物根瘤，精確計算根瘤數(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)相應的“表型檢測系統(tǒng)”，通過多款硬件產(chǎn)品及手機端、PC端軟件的綜合應用，為品種篩選、長勢評估、產(chǎn)量預測、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7項。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”。
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
作為國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)先行者，托普云農(nóng)始終關注農(nóng)業(yè)產(chǎn)、學、研一線，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術與行業(yè)需求相結合，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，并提供智能實驗室、試驗基地等從設計、建設到運營的一站式綜合解決方案，助力產(chǎn)、學、研裝備升級、模式升級。
基于強大的科技服務能力，托普云農(nóng)先后助力建設崖州灣耐鹽堿水稻科研試驗基地、中國農(nóng)業(yè)科學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
同時，托普云農(nóng)積極探索構建“政產(chǎn)學研用”協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，承擔十余項國家級、省級課題項目，與眾多農(nóng)業(yè)院校、科研院所、農(nóng)政管理部門開展關鍵技術聯(lián)合攻關；與中國水稻研究所達成戰(zhàn)略合作，共同成立“中稻—托普數(shù)字農(nóng)業(yè)研究中心”，促進水稻產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展；與中國工程院院士團隊開展產(chǎn)研合作，在農(nóng)業(yè)AI模型、數(shù)字植保等領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)學研用”完整生態(tài)
科技創(chuàng)新是推動農(nóng)業(yè)強國建設的重要引擎，托普云農(nóng)將持續(xù)關注并服務農(nóng)業(yè)產(chǎn)、學、研一線，以科技和服務助力裝備升級、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。
