自主創(chuàng)新，精研AI，托普云農為植物表型科研“數智”賦能

近年來，隨著生物育種科研的深入，植物表型研究作為加速農作物種質資源精準鑒定、品種創(chuàng)制改良的關鍵環(huán)節(jié)，成為農業(yè)發(fā)達國家競相爭奪的戰(zhàn)略高地。搶占植物表型研究的科技制高點，對保障國家糧食安全、實現種業(yè)振興具有重大意義。

如何高通量、無損化采集植物表型數據，并實現數據結果高精度、多維度、可復現，是開展植物表型研究工作的核心問題。深耕智慧農業(yè)十余年，托普云農憑借在植物表型領域的深厚積累，整合多種先進的光譜成像技術，精研圖像識別、深度學習等農業(yè)AI算法，潛心研發(fā)高通量植物表型自動化采集與智能化分析平臺，為植物表型科研“數智”賦能。

專項團隊自研攻關，填補國內短板

植物表型研究是現代信息技術與農業(yè)科技的深度交叉融合，已被公認為是當前世界種業(yè)科技前沿和解決糧食安全問題的農業(yè)產業(yè)主戰(zhàn)場。然而長久以來，植物表型研究的關鍵裝備與核心算法被歐、美、日、澳等發(fā)達國家壟斷，國內科研機構在開展植物表型研究時，裝備儀器主要依賴進口，不僅價格昂貴受制于人，而且操作界面繁瑣，易用性差，部分數據分析功能需要用戶自主編程，一度成為制約我國植物表型研究發(fā)展的瓶頸。

為改變這一狀況，托普云農廣泛引進植物表型、AI算法等領域海內外高層次人才，組建表型專項研發(fā)團隊，從植物表型研究的真實痛點和需求出發(fā)，對標國際前沿技術，開展硬件、軟件、算法等全流程自主科研攻關，研發(fā)了一系列優(yōu)質的表型研究智能裝備，實現不同生境下，植物器官、單株、群體等各尺度表型數據的高精度、高效率、高通量自動采集與智能化分析，有力填補了國內植物表型研究裝備短板。

軟硬件協同，打造表型研究“加速器”

植物表型性狀涵蓋廣泛，既包括植物形態(tài)、結構等肉眼可見的物理性狀指標，也包含光合作用、葉綠素含量等肉眼不可見的生理功能、生化組分等指標?；谠谵r業(yè)傳感器、物聯網、AI算法等領域的深厚積累，托普云農軟、硬件協同發(fā)力，打造高通量、高效率、高精度的植物表型采集分析平臺。

在硬件層面，托普云農高度整合可見光二維三維、高光譜、多光譜、紅外熱成像、激光雷達等先進成像技術，以及環(huán)境監(jiān)測、自動稱重等多種高精度傳感器，實現針對糧食作物、經濟作物等不同類型植物的形態(tài)、顏色、紋理、長勢、組分含量等上百種表型指標的規(guī)范化表征，并支持針對特定作物、特定表型指標進行定制化開發(fā)及優(yōu)化，滿足多樣化需求。

托普云農植物表型解析技術

在軟件層面，托普云農充分發(fā)揮AI圖像處理、深度學習等技術優(yōu)勢，運用全自研算法打造植物表型智能解析平臺“TP-AIPheno”，創(chuàng)新性地將數據采集與解析流程集成在同一軟件中，實現采集、分析實時化、一體化完成，大大提升表型解析效率，現已做到可見光二維單株植物解析用時小于5秒，可見光三維單株植物解析用時小于2分鐘，高光譜單株植物解析用時小于5秒，打造表型研究“加速器”。

多元產品齊頭并進，為表型科研數智賦能

植物表型研究應用廣泛，涉及場景眾多。多年深耕之下，托普云農以科研端、產業(yè)端真實需求為導向，研發(fā)多元化植物表型儀器，涵蓋根、莖、葉、花、果實、種子等植物器官，以及植物單株、植物群體等不同尺度，并根據溫室、大棚、田間等科研環(huán)境，打造便攜式、箱體式、田間無人機、無人車、軌道機等多形態(tài)表型設備。與中國水稻研究所、中國農業(yè)科學院茶葉研究所、浙江省農業(yè)科學院、浙江大學等機構攜手，推動表型產品向科研端、產業(yè)端快速落地。

托普云農部分植物表型產品

例如，針對豆科植物根瘤分析難題，托普云農“植物根系分析系統”在測量根系形態(tài)、根尖數量等傳統表型指標的基礎上，能夠智能識別大豆、花生等豆科植物根瘤，精確計算根瘤數量，測量根瘤周長、面積、體積、半徑等數據；針對小麥、水稻、玉米等糧食作物，托普云農研發(fā)相應的“表型檢測系統”，通過多款硬件產品及手機端、PC端軟件的綜合應用，為品種篩選、長勢評估、產量預測、基因定位等工作提質增效。

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，并取得國家發(fā)明專利23項、實用新型專利3項、軟件著作權7項。托普云農“高通量植物表型采集分析平臺”憑借表型指標覆蓋廣、解析精度高、效率高等創(chuàng)新優(yōu)勢，榮獲“CISILE 2024自主創(chuàng)新金獎”。

托普云農“高通量植物表型采集分析平臺”榮獲 CISILE 2024 自主創(chuàng)新金獎

關注農業(yè)產學研一線，打造科企融合新樣板

作為國內智慧農業(yè)先行者，托普云農始終關注農業(yè)產、學、研一線，將物聯網、大數據、人工智能等現代信息技術與行業(yè)需求相結合，圍繞育種、栽培、植保、資環(huán)等場景，打造智能人工環(huán)境、表型采集與解析、農業(yè)環(huán)境監(jiān)測、數字植保、園區(qū)智慧管理等眾多硬、軟件產品，并提供智能實驗室、試驗基地等從設計、建設到運營的一站式綜合解決方案，助力產、學、研裝備升級、模式升級。

基于強大的科技服務能力，托普云農先后助力建設崖州灣耐鹽堿水稻科研試驗基地、中國農業(yè)科學院國家南繁研究院種業(yè)創(chuàng)新中心植物艙、國家數字種植業(yè)水稻創(chuàng)新分中心基地、種質資源庫數字孿生平臺等大批優(yōu)秀案例，創(chuàng)造科企融合新模式、新思路、新樣板。

托普云農助力農業(yè)科研基地與平臺建設

同時，托普云農積極探索構建“政產學研用”協同發(fā)展的產業(yè)生態(tài)，承擔十余項國家級、省級課題項目，與眾多農業(yè)院校、科研院所、農政管理部門開展關鍵技術聯合攻關；與中國水稻研究所達成戰(zhàn)略合作，共同成立“中稻—托普數字農業(yè)研究中心”，促進水稻產業(yè)融合發(fā)展；與中國工程院院士團隊開展產研合作，在農業(yè)AI模型、數字植保等領域推動科技成果落地轉化；與多所農業(yè)科研院校開展資源共享，人才交流互動等，推動農業(yè)領域“創(chuàng)新鏈、人才鏈、產業(yè)鏈”三鏈融合。

攜手共建“政產學研用”完整生態(tài)

科技創(chuàng)新是推動農業(yè)強國建設的重要引擎，托普云農將持續(xù)關注并服務農業(yè)產、學、研一線，以科技和服務助力裝備升級、模式升級、效率升級。期待與更多的農業(yè)科研院校共同打造校企、科企合作的新典范，攜手構建智慧農業(yè)生態(tài)，培養(yǎng)農業(yè)科技創(chuàng)新的新質力量。