生物技术深度融合人工智能 中国研发世界首台智能育种机...

中新网北京8月11日电 (记者 孙自法)在智能育种制种领域，中国科学家团队再次取得重大科技突破：通过生物技术(BT)+人工智能(AI)深度融合，首次提出作物-机器人协同设计理念，利用基因编辑重新设计作物花型，快速精准创制“机器人友好”的结构型雄性不育系，运用深度学习和人工智能成功研制世界首台智能育种机器人“吉儿”(GEAIR，Genome Editing combined with AI-based Robotics)。

人工智能赋能打破杂交育种制种瓶颈

这项基于人工智能赋能打破杂交育种和制种瓶颈，实现大幅降低育种成本、缩短育种周期、提高育种效率的重要研究，由中国科学院遗传与发育生物学研究所(遗传发育所)许操研究员领导的智能育种攻关团队自主创新完成，相关成果论文北京时间8月11日夜间在国际知名学术期刊《细胞》(Cell)上线发表。


中国科学院遗传发育所实验室，许操研究员(右2)和研究团队成员代表围绕智能育种机器人“吉儿”展开讨论并合影。中新网记者 孙自法 摄

期刊审稿人高度评价称，中国团队本项研究工作是一项令人振奋的创新性突破，是通过BT+AI交叉融合解决重大科技问题和产业难题的典范，具有广阔的应用前景。

这也是许操团队继研发出不同作物通用的高产稳产快速育种技术体系——“环境智能型高产-稳产作物育种新策略”，开启环境智能型高产稳产作物育种新时代之后取得的又一项引领世界的科技成果，相关研究论文时隔8个月再次在国际顶级期刊发表。

首次打造出“智能机器人育种工厂”

论文通讯作者许操研究员接受记者采访介绍说，本项研究成果由中国科学院遗传发育所智能育种攻关团队牵头，联合中国科学院自动化研究所、上海交通大学、清华大学等合作者组成跨学科团队共同攻关取得，实现了杂交育种制种从育种2.0时代跨越发展到育种5.0时代。


本项研究成果相关示意图及应用场景展示。中国科学院遗传发育所 供图

在本项研究过程中，研究团队将智能育种机器人与从头驯化和育种加速器等新一代育种技术融合，首次打造出“智能机器人育种工厂”，实现优异品种的智能快速定制。

他们将可自动巡航杂交授粉的“吉儿”机器人系统应用于大豆，首次实现结构型大豆雄性不育系快速创制，有望为中国率先突破大豆杂交育种、大幅提高单产，提供具有非对称优势的新一代智能育种技术和智能装备。

推进后续研发智能育种机器人2.0版

研究团队还开辟出“BT筑基+AI赋能+机器人(Robot)劳作”的智能育种(BAR)模式，标志着中国率先完成自主知识产权的智能机器人育种闭环技术体系构建，在生物育种范式革新和催生新质生产力方面展现出“人工智能驱动科学研究”(AI for Science)的重大应用前景。

生物技术筑基方面，使用精准基因编辑，实现作物花型的重新设计，成功创制结构型雄性不育系；人工智能赋能方面，攻克排除干扰、识别精度、操作力度三重技术壁垒，实现机器人杂交授粉；机器人劳作方面，“吉儿”机器人单次巡航授粉实现77.6%±9.4%的成功率，且可以全天候不间断进行反复巡航自动杂交授粉以确保每朵花成功授粉坐果。


本项研究成果相关示意图。中国科学院遗传发育所 供图

许操透露，这项研究成果既有基础理论上的突破，在应用层面也已实现商业化运行。其中，结构型雄性不育系创制技术和智能育种机器人相关技术，已申请多项国内专利和《专利合作条约》(PCT)国际专利，并建立专利池。

目前，“吉儿”机器人的零部件国产化自主率已达95%以上，整机成本极具应用前景。研究团队正在将“育种-生产-采收-追溯”全产业链进行BT+AI融合，推进后续研发智能育种机器人“吉儿”2.0版，未来还会将结构型雄性不育系育种制种技术拓展应用于不同作物，致力于为保障粮食安全做出更大贡献。(完)

【编辑:张令旗】