在醫(yī)療領(lǐng)域，一份詳盡的體檢報告能讓我們精準(zhǔn)掌握一個人的健康狀況。那么，類比到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，是否也能通過系統(tǒng)化的定期“體檢”，來幫助我們精準(zhǔn)掌握農(nóng)作物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理狀態(tài)，并進(jìn)一步探尋其生長規(guī)律？
沒錯，這項為植物做“體檢”的技術(shù)，正是如今被植物研究科學(xué)家、育種家、育種企業(yè)乃至種植戶廣泛關(guān)注的高通量植物表型采集分析技術(shù)。作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的戰(zhàn)略制高點，該技術(shù)融合了人工智能、機器視覺、自動化控制、植物生理學(xué)、生物信息學(xué)等多學(xué)科前沿技術(shù)，實現(xiàn)對植物從微觀到宏觀的全方位表型數(shù)據(jù)采集和解析，為種質(zhì)資源鑒定、智慧育種等科研領(lǐng)域提供了革命性工具，更為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化、智能化發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。
作為“AI+農(nóng)業(yè)”的先行者，托普云農(nóng)深化機器視覺、深度學(xué)習(xí)等AI技術(shù)與農(nóng)業(yè)的深度融合，自主研發(fā)打造了配置靈活、場景豐富、應(yīng)用廣泛的高通量植物表型智能分析平臺，為種質(zhì)資源鑒定、智慧育種、植物生理生化、植保病蟲害研究、精準(zhǔn)高效種植等提供多尺度、高通量、高精度、高效率的植物表型解決方案。
組合創(chuàng)新：構(gòu)建多維度表型智能分析體系
隨著研究不斷深入，植物表型分析已在農(nóng)業(yè)科研、生產(chǎn)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，應(yīng)用場景也從實驗室擴展到田間地頭，因而也對表型采集分析設(shè)備提出了更高要求。深入洞察行業(yè)痛點和用戶需求，托普云農(nóng)自主研發(fā)打造了高通量植物表型智能分析平臺，通過三大核心模塊的協(xié)同創(chuàng)新，打通“采集-分析-應(yīng)用”的完整技術(shù)閉環(huán)，實現(xiàn)了植物表型研究的多項技術(shù)突破：
?多模態(tài)成像系統(tǒng)
平臺集成了可見光二維/三維成像、高光譜成像、多光譜成像、熱紅外成像、激光雷達(dá)掃描、葉綠素?zé)晒鈾z測等先進(jìn)技術(shù)，可全面獲取植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能、生化組分等關(guān)鍵表型參數(shù)。這種多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)突破了傳統(tǒng)單一檢測手段的局限性，為植物表型研究提供了更豐富、更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
?智能化硬件載體
創(chuàng)新設(shè)計了便攜式、箱體式、傳送式、無人車搭載、無人機航測、龍門架系統(tǒng)等多種采集方案，實現(xiàn)了從實驗室到田間地頭的全場景覆蓋。特別值得一提的是，其非接觸式測量技術(shù)可在保持植物原位狀態(tài)下完成精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集，最大程度減少對植物生長的干擾，確保數(shù)據(jù)的真實性和可靠性。
?一體化AI智能解析平臺
托普云農(nóng)自主研發(fā)AI智能解析平臺“TP-AIPheno”，創(chuàng)新性地將數(shù)據(jù)采集、AI 解析和深度挖掘功能集成于統(tǒng)一界面，實現(xiàn)了“一鍵式”操作體驗。并能根據(jù)實驗要求進(jìn)行全程數(shù)據(jù)管理，包括查看歷史數(shù)據(jù)、自動傳輸、自動存儲、圖像與數(shù)據(jù)同時呈現(xiàn)等。
托普云農(nóng)表型平臺的多模態(tài)成像解析
通過三大核心模塊的協(xié)同創(chuàng)新，托普云農(nóng)“高通量植物表型智能分析平臺”實現(xiàn)了植物器官-單株-群體等不同尺度表型指標(biāo)的高效采集和AI智能解析。并能夠根據(jù)實際需求自由組配，靈活適應(yīng)實驗室、溫室、人工氣候室、植物工廠、大田等豐富的應(yīng)用場景。
同時，基于對核心算法的自主創(chuàng)新應(yīng)用，托普云農(nóng)能夠針對特定作物、特定場景、特定表型指標(biāo)，為客戶提供專業(yè)、可定制的數(shù)據(jù)解析服務(wù)，幫助客戶深度挖掘表型數(shù)據(jù)，滿足農(nóng)/林業(yè)科研、生產(chǎn)、管理等多樣化需求。在數(shù)據(jù)安全方面，托普云農(nóng)采用本地化部署、本地化運行、本地化存儲模式，并提供用戶權(quán)限分級管理功能，通過用戶隔離、數(shù)據(jù)隔離等方式提供充分的安全保障。
托普云農(nóng)部分表型設(shè)備
聚焦AI+表型核心算法，自主研發(fā)實現(xiàn)技術(shù)突破
AI算法是植物表型采集和分析的核心關(guān)鍵技術(shù)。要讓AI像植物專家一樣識別作物器官在哪，知曉應(yīng)該測量哪些特征、學(xué)會如何分析各種性狀，這離不開AI算法的訓(xùn)練。長期以來，植物表型裝備與核心算法嚴(yán)重依賴進(jìn)口，價格昂貴且數(shù)據(jù)安全性問題突出，成為限制我國表型研究的重要瓶頸。
以AI+表型核心算法為突破口，托普云農(nóng)集中研發(fā)力量，由首席科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)專業(yè)團隊持續(xù)攻堅，在以下關(guān)鍵領(lǐng)域取得重大突破：
?多模態(tài)智能識別算法：基于多種傳感監(jiān)測設(shè)備，開發(fā)了基于深度學(xué)習(xí)的植物器官精準(zhǔn)定位技術(shù)，能夠準(zhǔn)確識別植物的根、莖稈、葉片、花、果實等不同部位，為后續(xù)的表型參數(shù)測量提供基礎(chǔ)。
?多尺度性狀提取技術(shù)：建立了多尺度表型參數(shù)自動化測量體系，涵蓋從微觀葉片氣孔水平到宏觀植株整體和群體水平的各種性狀指標(biāo)，實現(xiàn)了對植物表型的全面量化分析。
?多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析模型：構(gòu)建了表型-基因型-環(huán)境因子的多維關(guān)聯(lián)分析模型，為深入研究植物生長發(fā)育的內(nèi)在機制提供了有力工具。
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(dān)或參與多項國家級、省級研發(fā)課題項目，已累計獲得相關(guān)國家專利25項、軟件著作權(quán)12項，以技術(shù)創(chuàng)新實力打破國外在該領(lǐng)域的長期壟斷局面。
托普云農(nóng)部分表型設(shè)備
攜手南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，共建植物表型科研新生態(tài)
為深化產(chǎn)學(xué)研合作，加速植物表型科研成果轉(zhuǎn)化，2025年1月，托普云農(nóng)與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)達(dá)成戰(zhàn)略合作，共同成立“農(nóng)業(yè)生物表型產(chǎn)業(yè)研究院”，全面提升表型設(shè)施自研能力，推動國產(chǎn)化替代。
托普云農(nóng)與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)戰(zhàn)略合作簽約儀式
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)擁有教育部“植物表型”工程研究中心、科技部“中法植物表型組學(xué)聯(lián)合實驗室”等國家級科研平臺，設(shè)立了國內(nèi)首個前沿交叉學(xué)科“植物表型組學(xué)”，并主編該領(lǐng)域最具國際影響力的一流期刊《植物表型組學(xué)》（Plant Phenomics)。結(jié)合南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的學(xué)科優(yōu)勢和托普云農(nóng)的技術(shù)研發(fā)實力，雙方將攜手推進(jìn)以下工作：建設(shè)植物表型大數(shù)據(jù)中心，建立標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)體系，為植物表型研究提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)資源；構(gòu)建覆蓋全國典型氣候區(qū)的表型監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對不同生態(tài)環(huán)境下植物表型的長期動態(tài)監(jiān)測；共同研發(fā)植物表型與育種人工智能大模型，推動智慧育種技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展；推動智慧育種4.0技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，助力我國種業(yè)振興。
此次強強合作，標(biāo)志著托普云農(nóng)的植物表型研究從“跟跑”向“并跑”乃至“領(lǐng)跑”的重要轉(zhuǎn)變，將為農(nóng)業(yè)科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐，加速我國農(nóng)業(yè)科技現(xiàn)代化進(jìn)程。
托普云農(nóng)表型團隊赴南京農(nóng)業(yè)大學(xué)參觀交流
從自主研發(fā)到融合創(chuàng)新，托普云農(nóng)致力推動植物表型高端裝備的國產(chǎn)化進(jìn)程，以科技創(chuàng)新助力打造植物表型科研和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用“新范式”。未來，托普云農(nóng)會繼續(xù)打造更多“AI+農(nóng)業(yè)”新質(zhì)生產(chǎn)力，守護強農(nóng)中國夢，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研數(shù)智賦能!
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