CISILE“自主創(chuàng)新金獎(jiǎng)”由中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)于2006年設(shè)立，旨在鼓勵(lì)弘揚(yáng)自主創(chuàng)新精神，推動(dòng)我國(guó)科學(xué)儀器及實(shí)驗(yàn)室裝備制造領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展。托普云農(nóng)“高通量植物表型采集分析平臺(tái)”此次榮獲CISILE 2024“自主創(chuàng)新金獎(jiǎng)”，評(píng)選過(guò)程歷時(shí)數(shù)月，由業(yè)內(nèi)重點(diǎn)科研院所科研人員、企業(yè)研發(fā)人員和行業(yè)管理專家組成評(píng)審團(tuán)隊(duì)，經(jīng)協(xié)會(huì)初審、專家會(huì)審、專家現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審及名單公示等嚴(yán)謹(jǐn)流程，最終從數(shù)以千計(jì)的科學(xué)儀器設(shè)備中脫穎而出，可謂含金量十足。

隨著智慧農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，智能育種、種質(zhì)資源高效鑒定已成為國(guó)內(nèi)外眾多農(nóng)業(yè)高校、科研機(jī)構(gòu)加速布局的前沿科研領(lǐng)域之一。而其中，對(duì)種質(zhì)資源的表型特征進(jìn)行高精準(zhǔn)、高效率、高通量鑒定是提升科研效率的關(guān)鍵。

過(guò)去，植物表型研究領(lǐng)域的關(guān)鍵裝備、核心算法被歐美日澳等發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷，托普云農(nóng)自主研發(fā)制造的“高通量植物表型采集分析平臺(tái)”從各類傳感器、成像單元等硬件到AI模型算法、操作系統(tǒng)等軟件，均實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，并且在表型指標(biāo)覆蓋量、表型解析精度、解析效率等方面優(yōu)勢(shì)明顯，有力填*國(guó)內(nèi)植物表型研究領(lǐng)域關(guān)鍵裝備空白。經(jīng)科技成果鑒定，該成果總體達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)*水平，逐步向國(guó)際前沿技術(shù)水平邁進(jìn)。

高通量植物表型采集分析平臺(tái)采用單箱體-多成像單元集成融合模式，通過(guò)自動(dòng)化傳送單元將植物傳送到箱體內(nèi)部，并依靠多維傳感融合圖像成像單元、邊緣計(jì)算與解析單元、數(shù)據(jù)管理單元對(duì)植物形態(tài)、生理等表型指標(biāo)進(jìn)行高通量、高精度、無(wú)損化數(shù)據(jù)采集和多維度數(shù)據(jù)解析，廣泛用于精準(zhǔn)育種、抗逆種質(zhì)篩選、植物生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)分析、病蟲(chóng)害抗性分析等場(chǎng)景。

高通量植物表型采集分析平臺(tái)集成了可見(jiàn)光二維、可見(jiàn)光三維、高光譜等成像模塊，整合多種傳感器，能夠獲取植物全生育期高通量表型信息，覆蓋不同生境下植物器官、單株、群體的形態(tài)、生理等120多種表型指標(biāo)，超越國(guó)外主流同類型裝備。

基于托普云農(nóng)專業(yè)的AI算法服務(wù)團(tuán)隊(duì)，高通量植物表型采集分析平臺(tái)能夠?yàn)橛脩籼峁?/span>指標(biāo)參數(shù)定制化服務(wù)，可根據(jù)個(gè)性化分析需求構(gòu)建相應(yīng)的分析模型，滿足更多科研場(chǎng)景應(yīng)用。同時(shí)，平臺(tái)設(shè)計(jì)具有良好的可擴(kuò)展性，可以根據(jù)科研需求進(jìn)行功能擴(kuò)展和升級(jí)，如定制箱體尺寸、新增成像單元等。

在二維、高光譜成像基礎(chǔ)上，高通量植物表型采集分析平臺(tái)增設(shè)三維重構(gòu)與分析單元，通過(guò)創(chuàng)新的圖像采集方式結(jié)合全自研算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物快速、準(zhǔn)確的高精度三維重構(gòu)，大大提升了植株株高、冠幅、生物量、卷葉程度等表型參數(shù)的解析精度。

例如，反映植物長(zhǎng)勢(shì)的生物量指標(biāo)，國(guó)外產(chǎn)品往往采用二維成像投影面積來(lái)表征，高通量植物表型采集分析平臺(tái)則通過(guò)三維體積來(lái)表征，在精準(zhǔn)度方面更上一層樓。

采集分析同步完成，解析效率顯著提升

在生物育種、種質(zhì)資源鑒定等場(chǎng)景中，研究人員經(jīng)常需要快速鑒定大量不同品種植株的表型差異，這就對(duì)植物表型解析效率提出了較高要求。托普云農(nóng)先打造出集表型數(shù)據(jù)采集與解析于一體的植物表型智能解析平臺(tái)TP-AIPheno，創(chuàng)新性地將數(shù)據(jù)采集與解析流程集成在同一軟件中實(shí)現(xiàn)，顯著提升了平臺(tái)的表型解析效率。

目前，高通量植物表型采集分析平臺(tái)的可見(jiàn)光二維、高光譜模塊的單株植物解析用時(shí)小于5秒，可見(jiàn)光三維重構(gòu)模塊的單株植物重構(gòu)和解析共計(jì)用時(shí)小于7分鐘，助力科研人員顯著提升科研分析效率。

以往，我國(guó)科研人員使用國(guó)外的植物表型分析設(shè)備，不僅操作界面復(fù)雜，而且部分功能需要用戶自主編程才能實(shí)現(xiàn)。而托普云農(nóng)自主研發(fā)的高通量植物表型采集分析平臺(tái)通過(guò)智能化、自動(dòng)化設(shè)計(jì)，營(yíng)造了一個(gè)高度便捷化的操作體驗(yàn)：

當(dāng)前，托普云農(nóng)“高通量植物表型采集分析平臺(tái)”已擁有9項(xiàng)國(guó)家專利，其中6項(xiàng)為發(fā)明專利。同時(shí)，基于托普云農(nóng)自主研發(fā)及國(guó)產(chǎn)化優(yōu)勢(shì)，該平臺(tái)較之同類型進(jìn)口產(chǎn)品成本降低50%以上。

科技創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的不竭動(dòng)力。作為國(guó)內(nèi)先行的智慧農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)商、全國(guó)專精特新重點(diǎn)“小巨人”企業(yè)，托普云農(nóng)始終堅(jiān)持“信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)專業(yè)深度融合，硬件與軟件雙向協(xié)同”的雙輪驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略，積極引進(jìn)行業(yè)人才，推動(dòng)農(nóng)業(yè)智能裝備國(guó)產(chǎn)化替代。

當(dāng)前，托普云農(nóng)已自主研發(fā)氣象環(huán)境、土壤、植物生理等多領(lǐng)域農(nóng)業(yè)傳感器30余種，創(chuàng)新升級(jí)技術(shù)，研發(fā)、迭代智能硬件裝備200余種，賦能農(nóng)業(yè)科研、種業(yè)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，托普云農(nóng)成立智能實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展智能識(shí)別、農(nóng)業(yè)行業(yè)預(yù)測(cè)等一系列農(nóng)業(yè)AI算法深度研究，推動(dòng)科研成果向產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力落地轉(zhuǎn)化。

未來(lái)，托普云農(nóng)會(huì)持續(xù)聚焦科技創(chuàng)新，圍繞新一代農(nóng)業(yè)傳感器、AI模型算法、植物表型解析平臺(tái)、小型智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域展開(kāi)科研攻關(guān)，不斷打破國(guó)外產(chǎn)品技術(shù)壟斷，為農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)托普力量。