科创“加持” 风景无限(图)

科创“加持” 风景无限(图)
2024年06月05日 05:08 媒体滚动

转自:天津日报

  一趟“新”的旅程,从古老的农业开始。

  生机勃发的夏日,市农科院现代农业创新基地,阳光明媚的棚室里,绿油油的黄瓜苗茁壮成长。

  在眼前这100多种高低错落的小苗里,藏着杜胜利正在寻找的基因密码。作为天津市蔬菜产业技术体系创新团队首席专家、市农科院黄瓜研究所研究员,他正带领南开大学3名博士生对黄瓜关键基因进行筛选。

  习近平总书记视察天津时提出,天津要在发展新质生产力上勇争先、善作为。对于天津这座超大城市来说,发展新质生产力的诸多核心要素,如创新能力、人才、资本、信息、市场等一应俱全。

  传统农业对接新质生产力,会产生怎样的火花?

  “很快就能看出一些结果了!我们找了好久的黄瓜耐低氮基因,现在有眉目了!”杜胜利说,这将是天津黄瓜育种在国内的又一项重要突破,找到了耐低氮基因,就可以在育种层面培育出施肥少、对环境友好,同时产量又高的优质黄瓜新品种。

  天津农业,正在新质生产力的赋能下,描绘出美好的“丰景”。

  农业芯片 争锋“育种4.0时代”

  杜胜利搞了近40年黄瓜育种,从最传统的育种技术开始,发展到今天,他带领的团队已经迈进了以基因编辑、生物技术、信息技术为基础的“育种4.0时代”。

  曹明明是团队里的一名副研究员,近几年,他主要围绕黄瓜种子采前萌发这一难题进行攻关。眼下,他在实验室里忙得不可开交,操作台上,黄瓜的基因被提取出来了,几台电泳仪同时开动,接下来他要对导致种子采前萌发的相关基因进行进一步精准定位。

  “核心技术要不来、等不来、更讨不来,只有依靠自主创新,一点点攻下来。”杜胜利说,他们已经攻破了黄瓜单倍体育种技术,填补了我国在该领域的空白,黄瓜研究所也成为国际上少数拥有该技术的机构之一。

  种子是农业的“芯片”。近年来,市农业农村委积极组织实施农业关键核心技术攻关,在黄瓜、花椰菜等领域开展育种技术体系创新和种质创新。一些优质的蔬菜品种,必须突破关键技术,才能打赢这场翻身仗,“卡脖子”才不会“卡”到老百姓的饭碗里。

  周末,市农科院原副院长孙德岭照例一大早“下地”。顶着明晃晃的太阳,在地里查看花椰菜长势。为了让花椰菜拥有世界一流的“中国芯”,他和他的团队与花椰菜种子“死磕”了近40年。

  “几十年前,在花椰菜领域,是洋种子的天下,1克种子成本0.5元,农民要花5元钱才能买到。现在,我们花椰菜自主品种的播种面积已经占到了全国90%,我们建在云南元谋的基地成为全国最大的花椰菜育种基地。”孙德岭说,他的团队已在世界上首次完成了花椰菜全基因组测序,在国内外首次研发出“花椰菜育种专家系统”,创建的花椰菜小孢子培养技术体系,使花椰菜育种周期从传统的8—10年缩短到了4—5年。日前,基于971份大规模基因组数据,他们又从群体遗传学角度破解了花椰菜的分步驯化历程与花球形成分子机制,同时克隆了一批与花椰菜品质、产量、抗病抗虫等重要农艺性状相关的关键调控基因,相关科研成果于5月7日发表于世界顶级期刊《自然·遗传学》杂志。

  这是一场没有硝烟的战斗,背后更是科技核心竞争力的较量。

  走进设立于天津农学院的主要农作物智能育种重点实验室,三代基因测序仪、全自动化学发光图像分析系统、荧光定量PCR仪等高科技仪器一应俱全。该实验室主要围绕农业关键技术进行攻关,有序推进生物育种产业化应用。

  “在基因编辑领域,我们利用自主知识产权的新型基因编辑工具成功创制了一批具有重要应用价值的育种材料,在玉米、水稻、小麦等农作物株型建成、开花调控、花序建成以及配子发育相关的研究中,发掘了可能参与这些过程的调控基因一百余个。”实验室负责人刘静妍介绍,近年来,实验室参与开发了具有自主知识产权的新型基因编辑器,在一定程度上打破了基因编辑底盘核酸酶国际专利权的垄断。

  

  

  2020年,市农科院组建了农业基因组学团队,新搭建的高性能生物信息学计算集群具备了500T存储空间、400线程CPU算力与4T运行内存,能够满足基因组、转录组、表型组、代谢组以及蛋白质组等组学大数据的分析与存储。

  在市农科院,有一座特别的小楼——天津市农作物种质资源库,人们叫它“种子银行”。目前,包括粮食类、经济类、蔬菜类、牧草绿肥类在内的28个科79个属共计114种、6.5万多份种质资源在此“休眠”。“它能满足我市未来50年农作物种质资源保存、新品种培育等重大需求。”市农科院种质资源与生物技术研究所副所长兰青阔说。

  超级大脑 提升乡村产业能级

  乡村,是提升城市核心竞争力的重要战略空间,也是超大城市的稀缺资源。“一亩田”怎么搞,是提升乡村产业能级的关键。

  因“智变”而引发“质变”,新质生产力,赋予了农业产业全新的生命力。

  去年底,一个通身玫红色、戴着头盔和太阳镜的卡通小猪,“入职”天津农信数智科技有限公司。它叫猪小慧,初入职场,就在国内农牧养殖领域引起震动。

  猪小慧是谁?

  “猪小慧是我们的‘数字员工’。”走进启迪之星(天津·海洋园)加速器,其在孵企业天津农信数智科技有限公司华北事业部数智负责人李迟说,“基于多年数据积累,我们将ChatGPT技术与最传统的养殖业相结合,开发出国内首个专注于农牧养殖领域的巨型语言模型。”

  猪小慧能做什么?

  “小慧、小慧,我的猪场存在哪些问题?”李迟向猪小慧提问。不到30秒,猪小慧便自动形成一套有数据、有分析、有逻辑的清晰答案。“猪小慧的功能很强大,我们只需要向它提问,它就能自动理解并进行智能业务数据分析,并通过可视化图表的方式将结果呈现在我们眼前。”李迟说,目前,猪小慧正在进行最后的“岗前准备”,很快就能上线,届时,用户可享用到生产数据分析、生猪行情预测、猪场警告监控、疫情猪病防治等四大功能,通过自然语言交互,用“大模型+大数据”驱动猪场管理智慧化。

  用机器替代人工,用算法替代经验,用AI赋能决策,在农业生产领域,通过数智感知建立软硬智一体化模型,新的生产力正在加速形成。

  猪小智是猪小慧的“同事”,天津农信数智科技有限公司基于互联网、大数据、物联网、5G、AI等技术和产业生态思维,开发出猪小智作为智能猪场过程管理专家。猪小智的功能涵盖生产管理、AI巡检预警、智能环控、洗消监管、农户代养、远程卖猪等12大模块,目前,这一系统已为全国6万多家猪场提供了数智猪场解决方案。“我们又陆续推出了鱼小智、鸡小智、羊小智,为传统的养殖业进行数字化赋能,提升养殖业的现代化水平以及养殖户抗风险能力。”李迟说。

  新技术在哪里,先进生产力就在哪里。

  今年3月,天津万园农业机器人有限公司(以下简称万园公司)的智能多功能作业平台机器人亮相国家会展中心机器人展,立刻引起了人们的关注。日前,记者在万园公司见到了这款机器人。从外形看,它就是一款普通的四轮平台车,但实际上,它是个多面手,除草、喷药、采摘、运输等各个工种无所不能。

  万园公司总经理潘月占介绍,在农业机器人研发方面,他们拥有10项发明专利、16项实用新型专利、14项软件著作权专利,可以为农业生产过程定制智能化、无人化或少人化解决方案。经历6代试验机改进,万园公司生产的机器人产品取得了进棚作业、跨垄作业、视觉作业、导航作业等四种优势作业突破,成功实现纯电化、智能化、小型化、实用化。

  潘月占向记者展示了农业机器人强大的工作能力。“这款机器人可以一机多用,根据不同作业需求,灵活搭载不同的工作模块。”潘月占手持操纵杆,机器人沿着蔬菜垄沟匀速向前,所到之处,菜苗完好无损,杂草全部去除。“现在它是智能株间除草机器人,它有视觉深度学习的能力,识别植株,将植株之间的杂草铲除,这项技术可替代沿用千年的传统锄头。”随后,潘月占又启动喷药功能,“大棚里的喷药作业,对人体危害很大,这款机器人可以实现人机分离作业,可以极大改善人们的作业环境。”

  机器换人 引育田野新变革

  从传统的“镐镰锄犁”到智能化的“金戈铁马”,从昔日的“弯腰下田”到如今的“机器换人”,新质生产力正在津沽大地广袤的田野间引育新变革。

  连日来,坐落在西青区王稳庄镇的中化农业MAP天津示范农场,2万亩小站稻正在陆续插秧。经历了近半年的休养生息,这片土地进入了一年当中最繁忙的季节。土壤精密传感器、智慧农业管理平台、病虫害测报预警系统……各种代表农业新质生产力的高科技手段,不断加入田间作业。

  “我们这是在‘云端’种稻,种植2万亩稻田只需5个人。”赵伏伟是中化农业天津MAP技术服务中心(以下简称MAP天津中心)总农艺师,他的团队种水稻与别人不一样。

  点开MAP智慧农业监测平台,大屏幕上,几公里之外的稻田实景通过卫星遥感技术呈现在眼前,前方传送的各种数据实时更新,整地、播种、施肥、打药、灌溉等所有信息,都详细显示在屏幕上。为推动现代智慧农场建设,MAP天津中心利用卫星遥感监测、精准气象、物联网等农业信息化技术,在统一标准体系建设的基础上,建设水稻高标准农田智慧农场,实现对农场的智能化、精准化、自动化管理。

  “巡田是个辛苦活,以前要一步步用脚丈量,现在一部手机全部搞定!”赵伏伟打开手机App给记者看,“通过导航系统进行精准定位,我们在手机上就可以直观地看到地块情况,颜色差异明显的部分需要加以关注,有可能是秧苗长势出了问题,也有可能是发生了病虫害。最牛的就是平台能够提供精确天气预报,特别是所在地块两小时之内会不会下雨、风力风向如何等信息,提前提示给我们,这对于开展精准植保非常有帮助。”赵伏伟说。

  从“靠经验”到“靠数据”,从“看天吃饭”到“看屏种地”,数字技术给传统农业插上了腾飞的翅膀。即使不懂农业的外行,也能轻松实现“慧”种地。

  随着消费愈加多元化,近年来,津郊涌现出不少现实版“开心农场”。中恒为科技(天津)有限公司通过数智化技术赋能传统农业,升级了“共享认养农业”的新玩法。

  走进中恒为科技刚刚开园的一米田数智共享认养农场,蔬菜大棚里刚刚种植的辣椒、茄子、西红柿长势旺盛。“我们采用互联网数智+认养的方式,将农场搬到市民家里,市民只需一部手机,就可以实时了解农田的状态、作物生长情况,并参与到农田管理中,实现远程种菜。”公司执行董事姜伟说。

  浇水不湿手、种菜不下田,看似不可能的场景,如何实现?

  “数智技术可以彻底颠覆传统的作业方式,是未来农业的发展方向。”姜伟指着眼前一排“神秘”的设备一一介绍,“这些设备就是我们的‘秘密武器’,智能控制设备、物联网设施、水肥一体机、土壤监测系统、水过滤系统、虫情测报系统、人工气象站,有这些设备保驾护航,可以随时了解蔬菜的生长状态,并对所需水、土、肥以及空气情况进行监测,通过手机下达相关指令,远程种菜才得以实现。”

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