海南大學南繁學院用人工智能輔助育種
“數據田”育出“種子選手”(農田裡的新鮮事)
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夏日炎炎,海南三亞崖州灣,田間的南繁季已結束,而“數據田”裡的育種仍在進行。走進海南大學南繁學院,基因組與大數據育種實驗室裡,不見培養皿與種苗圃,映入眼帘的是運轉不息的機房。
“我們的‘田’就在這裡。”指著數據機房,副院長夏志強介紹,團隊研發的人工智能(AI)生物信息科學家智能體與大模型,能在虛擬農田裡“算”出作物長什麼樣,幫育種科研人員節省時間。
田間南繁,須守農時。每年9月到次年5月,北方的育種科研人員便如候鳥一般來到海南島南部,利用充足的光熱資源開展種子加代繁育,壓縮育種周期。選種、種植、收獲,重復6到7輪、花上8到10年,才能找出性狀穩定、表現優良的品種。
“我們將積累的作物基因數據‘喂’給AI,讓它幫我們預測作物未來的樣子,就能提前淘汰掉不合格的品種。”夏志強說,在滿足一定條件下,相關技術能幫育種人員節約近一半的時間。而要預測作物未來的樣子,讀懂“說明書”、迅速開展基因測序是關鍵。
實驗室的孔板裡,放著打碎的玉米葉片。經由設備提取分析,玉米的脫氧核糖核酸(DNA)信息被輸入電腦中。打開AI科學家助手的對話框,輸入指令,不一會兒,一份基因功能鑒定報告便在屏幕上呈現。1個人3天的工作量,AI科學家助手用5個小時就能完成。
毗鄰南繁基地的優勢,讓實驗室能更便利地獲取包括水稻、玉米、大豆等作物樣本。與企業合作開發的快速測序技術,讓豐富的樣本轉化為海量的基因數據,成為滋養AI進化的沃土。育種人員隻需在對話框內輸入需求,就能快速獲得精准的分析結果。
AI智能體當助手,大模型當上了翻譯。今年5月,團隊發布了首個水稻泛基因組大模型。通過閱讀149份高質量水稻的“生命說明書”,這一大模型像學習一門新語言一樣,理解了水稻DNA序列的內在規律。
“這片‘田’,不求大水漫灌,而是精准滴灌。我們選擇了一條小而精的輕量化路線。”夏志強介紹,水稻泛基因組大模型將詞元詞表規模做了壓縮,同參數量數十億的多物種模型相比,7億參數的設置讓大模型“輕裝上陣”。
按下回車,水稻泛基因組大模型開始思索:能讀懂已有的DNA序列,也能弄懂語法進行“續寫”﹔能標注基因功能、預測虛擬農田裡的水稻將長成什麼樣,也能根據水稻的樣子,反向推導出基因排布……高效的計算工具,讓水稻能在試驗田生長之前,先在代碼裡“自由舒展”。
“不僅僅是作物基因數據,我們還去新疆等地收集了氣象等大數據,能給這片‘田’造出小氣候。”夏志強說。未來,在種子播入田間之前,可借助大模型在虛擬空間中進行千萬次模擬,從而精准鎖定最具潛力、最能適應環境變化的“種子選手”。
《 人民日報 》( 2026年07月03日 10 版)
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