人工智能在作物开发中的应用：未来已来

科学家如何利用人工智能帮助食品工业种植作物。

人工智能已经渗透到人类生存的每一个角落。从跟踪一个人一天的行走步数到预测全球天气模式，人工智能无处不在。

因此，食品行业利用人工智能最大限度地提高从农场到餐桌各个生产阶段的食品产量也就不足为奇了。而科学正在帮助他们做到这一点。

科学如何帮助了解和开发作物

尽管人工智能（AI）仍是一种相对较新的技术形式，但它已被证明对食品和饮料行业具有无价之宝的价值，这表明它不仅是现在，而且会一直存在下去。

“人工智能是现代的现实，有可能彻底改变任何行业。它是第四次工业革命的基石，”thefoodpeople 联合创始人查尔斯-班克斯（Charles Banks）在 IFE 2024 大会上发言时说。

“人工智能是现代的现实，有可能彻底改变任何一个行业。它是第四次工业革命的基石。”

根据 thefoodpeople 的说法，人工智能已经通过加快科学研究、简化库存管理以及通过绿色技术的发展支持再生农业，撼动了食品和饮料行业。它还通过产品推荐等功能改善消费者体验。

现在，食品行业正在寻求人工智能来帮助改善作物生长。

哥廷根甜菜研究所和波恩大学的科学家们已经开始尝试使用激光雷达（LIDAR）三维扫描仪进行激光扫描，以生成甜菜植物地上部分的三维模型。这项研究是人工智能辅助作物开发专项项目的一部分。

什么是激光雷达（LIDAR）三维扫描仪？

LIDAR 是“光探测和测距”或“激光成像、探测和测距”的缩写。它是一种通过激光瞄准物体或表面并测量反射光返回接收器的时间来确定范围的方法。

它可以向多个方向扫描，从而创建三维图像。

激光雷达通常用于绘制高分辨率地图，提供地球表面和海底的三维图像。它也越来越多地用于导航。

那么，这项技术是如何工作的，又将如何帮助改善农作物呢？

发表在《千兆科学》（GigaScience Press）上的这项研究将激光扫描与三维打印技术相结合，创建了一个详细的甜菜植物三维模型。但为什么要把植物变成三维模型呢？

研究小组解释说，有了植物的实物作为参考，就可以清楚地分析所有相关特征，包括叶片角度等更复杂的特征。这样就能更好地了解甜菜植物地上部分的基本特征，并可用于人工智能辅助作物改良。绘制植物图谱的过程被称为 “植物表型”。

现代植物育种主要以数据为基础，涉及机器学习算法和复杂的成像技术，在表型过程之后选择植物的理想性状。

甜菜作物

人工智能如何帮助开发甜菜作物。GettyImages/Olga Seifutdinova

过去，表型分析依赖人工测量。但现在，传感器技术使表型开发实现了自动化。测量内容包括植株大小、果实质量、叶片形状和大小。

在收集基本信息方面，传感器不仅效率高，还能捕捉到特定植物的更复杂信息，而这些信息很难通过人工大规模收集。

此外，研究小组还免费提供新的甜菜植物三维打印模型的文件下载，使他们的作物研究和数据能够在全球范围内共享。

研究员 Jonas Bömer 解释说：“在三维植物表型领域，利用传感器系统、计算机算法和捕获的形态参数进行参照是一项具有挑战性但又非常重要的任务。“应用快速成型技术生成可重现的参考模型，为开发客观、精确的标准化参考方法提供了新的机遇，从而有利于科学研究和实际植物育种。”

虽然这项技术用于提高人们对糖生植物的认识，但它也可用于提高人们对所有作物的认识和发展。

“可打印三维模型的价值在于，你可以打印多份，每块作物田打印一份，”GigaScience 公司的数据科学家克里斯-阿米特（Chris Armit）在评论这项研究时说。“作为一种低成本表型策略，其主要成本是激光雷达三维扫描仪，如果能在水稻或非洲孤儿作物等其他需要低成本表型解决方案的作物上测试这种方法，那将会非常棒。”

种植系统