人工智能将引领育种技术新革命

创业 2024-11-22 17:10 北京

“智能育种是中国农业领域的前沿之一，尤其是在大数据整合和模型开发方面，我们有信心在未来两三年内实现人工智能在育种实际应用上的根本性突破。”近日，中国工程院院士、中国农业大学校长孙其信在接受《中国科学报》采访时说。

孙其信表示，在智能育种时代，中国的研究与国际同行是同步的，“在个别领域，我们已经快了半步”。

他还提到，目前中国在农业领域的研究生教育质量已与国际水平相当。“过去，出国学习几乎是获取先进农业技术的唯一途径，而现在，国内任何一家涉农机构都能够接触到最前沿的科研成果，并参与到科技创新中来。这为我们未来农业的科技创新提供了坚实的人才支撑。”

实现生物与信息技术跨学科整合

随着育种研究进入基因和分子时代，基因和大数据模型相融合，将带来一场育种技术的革命。近日，在2024世界农业科技创新大会（WAFI）专题会议世界农业高校校长峰会上，爱思唯尔发布的《全球高校与科研机构农业与生物科技创新贡献报告》（以下简称《报告》）全面总结了2019—2023年全球农业科学研究的热点主题、主要贡献机构等数据。《报告》显示，中国农业领域科研产出量最大，致力于作物遗传学、育种技术和生物技术应用的研究，开发适应不同农业气候条件的高产、抗病作物品种。

孙其信分享了中国农业大学与华为集团4年前的战略合作，当时双方探讨了用人工智能技术革新育种技术的可能性。

如今，这一设想已在崖州湾国家实验室和中国农业大学的研究中部分实现。虽然面临大量投入的挑战，但在整合基因型数据、表现型数据和智能大数据方面已经取得了初步进展。

“我们整合了现有的田间表现型数据、2000份小麦的基因信息，构建了一个算法模型，明确哪些指标适合做馒头、哪些指标适合做面包，这样可用于指导育种家进行品种选择。这虽然是一小步，但在人工智能技术的应用上已经迈出了重要一步。”孙其信说。

“我们正在见证一场农业科技革命。”孙其信说，“我们坚信这一技术将推动农业科技和农业生产系统的革命性变化，真正实现农业的绿色转型和可持续发展。”

他强调，中国农业大学将继续加大对这一领域的投入，与企业合作，推动人工智能技术与现代生物育种技术结合，实现生物技术与信息技术（BT+IT）的跨学科整合。

农业依然保持强大吸引力

人工智能技术的日益成熟及向各行各业的不断渗透，对大学的教育提出了全新挑战，即如何培养人工智能时代的新一代科技创新人才和适应产业需要的人才。

孙其信透露，中国农业大学从去年开始，除了布局与人工智能大数据直接相关的专业之外，还实施了“人工智能+”的专业升级，即原有的传统农业专业附加人工智能的辅修专业，例如经济学专业可以辅修人工智能课程，最终学生将获得两个学位。

当前，中国农业大学正在加大人工智能技术与农业技术及场景的融合交叉创新。“我前不久收到一封来自学生创业团队的邮件，我们学校的一批研究生组建了一个人工智能助农的创新团队。短短一年，他们已经和全国十几个省份的农场与机构建立了合作，用他们研发的人工智能决策支持系统辅助农户或地方政府进行农业决策。”孙其信说。

他还表达了对农业教育和人才发展的信心。孙其信介绍，目前考生在选择中国农业大学的专业时，呈现出两大趋势：一是与人工智能和生物育种等相关的专业备受青睐，这些专业在今年的招生中吸引了最为优秀的生源；二是传统农学、兽医及动物科学等专业同样受到追捧，显示了新一代学子对农业领域的浓厚兴趣。

“这表明，在当前的经济发展背景下，农业作为可持续投资与发展的重要领域，依然保持着强大的吸引力。”孙其信认为，相较于工业领域，农业始终存在需求缺口，并且具有长期、稳定的需求特性，比如粮食消费，每年都需要持续供应。“今年，中国农业大学的农学专业在生源质量排名中名列前茅，这反映出越来越多的学生对现代农业技术和科学研究抱有浓厚的兴趣。”

应关注气候变化情景下的粮食安全问题

今年7月，联合国多家机构联合发布的2024年《世界粮食安全和营养状况》报告显示，2023年，全球约有7.33亿人面临饥饿；在世界粮食计划署开展行动的71个国家中，有3.09亿人面临突发性粮食不安全状况。

面对严峻的全球粮食安全形势，孙其信表示，粮食不安全不仅体现在某些地区存在粮食短缺，还涉及经济欠发达地区无法负担粮食进口费用的问题，区域冲突和政治冲突也导致粮食难以从生产地运送到需要的地方。“粮食不安全的另一个重要方面是营养不良，特别是在经济欠发达地区，食物种类单一导致营养失衡。”孙其信补充道。

从全球不同地区的模型测算来看，在现有粮食生产技术水平下，平均气温比工业革命前每上升1摄氏度，粮食产量平均下降6%至8%。谈到气候变化对粮食生产的影响，孙其信认为气候变化的影响是深远且逐步的，既有积极的一面，也有负面的一面。他举例说：“过去黑龙江温度偏低，导致一年的积温不够，不能种水稻。而现在黑龙江一些区域因为温度上升使得热量增加，其所在的第三积温带一年的有效积温增加了100摄氏度，已可以种植水稻了。”

不过，气候变化带来的负面影响更为显著，特别是极端气候事件对农业生产造成了巨大的冲击。《报告》指出，从宏观视角审视，气候变化已成为农业研究的背景音，极端天气、农业灾害频发及低碳减排需求迫切，对粮食安全构成了严峻挑战。

“近几年，尤其是今年，中国和全球发生的极端天气事件极其频繁，气候的不可预测性和突发性给农业生产造成了巨大损失。”他说。

孙其信提到，今年有一个新词叫玉米“超短裙”，指的是玉米的苞叶比正常短一截，玉米棒子裸露在空气中，看上去就像玉米穿上了“超短裙”。其中原因是今年六七月份，河南、山东等地出现了短时的干旱和高温天气，对整个夏玉米的产量产生了严重影响。

此外，2023年河南的“烂场雨”、今年南美洲的严重干旱，也对粮食生产系统构成了严重威胁。

孙其信呼吁，全球应高度关注未来气候变化情景下的农业生产转型和粮食安全问题。“我们必须在全球范围内关注未来气候变化情景下的粮食安全。”

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