在醫(yī)療領域，一份詳盡的體檢報告能讓我們精準掌握一個人的健康狀況。那么，類比到農業(yè)領域，是否也能通過系統(tǒng)化的定期“體檢”，來幫助我們精準掌握農作物的形態(tài)結構、生理狀態(tài)，并進一步探尋其生長規(guī)律？
沒錯，這項為植物做“體檢”的技術，正是如今被植物研究科學家、育種家、育種企業(yè)乃至種植戶廣泛關注的高通量植物表型采集分析技術。作為現(xiàn)代農業(yè)科技的戰(zhàn)略制高點，該技術融合了人工智能、機器視覺、自動化控制、植物生理學、生物信息學等多學科前沿技術，實現(xiàn)對植物從微觀到宏觀的全方位表型數(shù)據采集和解析，為種質資源鑒定、智慧育種等科研領域提供了革命性工具，更為現(xiàn)代農業(yè)精準化、智能化發(fā)展奠定了堅實基礎。
作為“AI+農業(yè)”的先行者，托普云農深化機器視覺、深度學習等AI技術與農業(yè)的深度融合，自主研發(fā)打造了配置靈活、場景豐富、應用廣泛的高通量植物表型智能分析平臺，為種質資源鑒定、智慧育種、植物生理生化、植保病蟲害研究、精準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業(yè)科研、生產等領域廣泛應用，應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-應用”的完整技術閉環(huán)，實現(xiàn)了植物表型研究的多項技術突破：
?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、激光雷達掃描、葉綠素熒光檢測等先進技術，可全面獲取植物的形態(tài)結構、生理功能、生化組分等關鍵表型參數(shù)。這種多源數(shù)據融合技術突破了傳統(tǒng)單一檢測手段的局限性，為植物表型研究提供了更豐富、更精準的數(shù)據基礎。
?智能化硬件載體
創(chuàng)新設計了便攜式、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可在保持植物原位狀態(tài)下完成精準數(shù)據采集，最大程度減少對植物生長的干擾，確保數(shù)據的真實性和可靠性。
?一體化AI智能解析平臺
托普云農自主研發(fā)AI智能解析平臺“TP-AIPheno”，創(chuàng)新性地將數(shù)據采集、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。并能根據實驗要求進行全程數(shù)據管理，包括查看歷史數(shù)據、自動傳輸、自動存儲、圖像與數(shù)據同時呈現(xiàn)等。
托普云農表型平臺的多模態(tài)成像解析
通過三大核心模塊的協(xié)同創(chuàng)新，托普云農“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的高效采集和AI智能解析。并能夠根據實際需求自由組配，靈活適應實驗室、溫室、人工氣候室、植物工廠、大田等豐富的應用場景。
同時，基于對核心算法的自主創(chuàng)新應用，托普云農能夠針對特定作物、特定場景、特定表型指標，為客戶提供專業(yè)、可定制的數(shù)據解析服務，幫助客戶深度挖掘表型數(shù)據，滿足農/林業(yè)科研、生產、管理等多樣化需求。在數(shù)據安全方面，托普云農采用本地化部署、本地化運行、本地化存儲模式，并提供用戶權限分級管理功能，通過用戶隔離、數(shù)據隔離等方式提供充分的安全保障。
托普云農部分表型設備
聚焦AI+表型核心算法，自主研發(fā)實現(xiàn)技術突破
AI算法是植物表型采集和分析的核心關鍵技術。要讓AI像植物專家一樣識別作物器官在哪，知曉應該測量哪些特征、學會如何分析各種性狀，這離不開AI算法的訓練。長期以來，植物表型裝備與核心算法嚴重依賴進口，價格昂貴且數(shù)據安全性問題突出，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，托普云農集中研發(fā)力量，由首席科學家?guī)ьI專業(yè)團隊持續(xù)攻堅，在以下關鍵領域取得重大突破：
?多模態(tài)智能識別算法：基于多種傳感監(jiān)測設備，開發(fā)了基于深度學習的植物器官精準定位技術，能夠準確識別植物的根、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。
?多尺度性狀提取技術：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，實現(xiàn)了對植物表型的全面量化分析。
?多組學關聯(lián)分析模型：構建了表型-基因型-環(huán)境因子的多維關聯(lián)分析模型，為深入研究植物生長發(fā)育的內在機制提供了有力工具。
在植物表型全系列產品研發(fā)過程中，托普云農先后承擔或參與多項國家級、省級研發(fā)課題項目，已累計獲得相關國家專利25項、軟件著作權12項，以技術創(chuàng)新實力打破國外在該領域的長期壟斷局面。
托普云農部分表型設備
攜手南京農業(yè)大學，共建植物表型科研新生態(tài)
為深化產學研合作，加速植物表型科研成果轉化，2025年1月，托普云農與南京農業(yè)大學達成戰(zhàn)略合作，共同成立“農業(yè)生物表型產業(yè)研究院”，全面提升表型設施自研能力，推動國產化替代。
托普云農與南京農業(yè)大學戰(zhàn)略合作簽約儀式
南京農業(yè)大學擁有教育部“植物表型”工程研究中心、科技部“中法植物表型組學聯(lián)合實驗室”等國家級科研平臺，設立了國內首個前沿交叉學科“植物表型組學”，并主編該領域最具國際影響力的一流期刊《植物表型組學》（Plant Phenomics)。結合南京農業(yè)大學的學科優(yōu)勢和托普云農的技術研發(fā)實力，雙方將攜手推進以下工作：建設植物表型大數(shù)據中心，建立標準化數(shù)據體系，為植物表型研究提供高質量的數(shù)據資源；構建覆蓋全國典型氣候區(qū)的表型監(jiān)測網絡，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，推動智慧育種技術的創(chuàng)新發(fā)展；推動智慧育種4.0技術的產業(yè)化應用，助力我國種業(yè)振興。
此次強強合作，標志著托普云農的植物表型研究從“跟跑”向“并跑”乃至“領跑”的重要轉變，將為農業(yè)科研和產業(yè)發(fā)展提供強有力的技術支撐，加速我國農業(yè)科技現(xiàn)代化進程。
托普云農表型團隊赴南京農業(yè)大學參觀交流
從自主研發(fā)到融合創(chuàng)新，托普云農致力推動植物表型高端裝備的國產化進程，以科技創(chuàng)新助力打造植物表型科研和產業(yè)應用“新范式”。未來，托普云農會繼續(xù)打造更多“AI+農業(yè)”新質生產力，守護強農中國夢，為農業(yè)生產、科研數(shù)智賦能!
歡迎各界攜手合作，打造農業(yè)新質生產力
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