“智能育種是中國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的前沿之一，尤其是在大數(shù)據(jù)整合和模型開(kāi)發(fā)方面，我們有信心在未來(lái)兩三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)人工智能在育種實(shí)際應(yīng)用上的根本性突破。”近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士孫其信在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)指出。

孫其信表示，在智能育種時(shí)代，中國(guó)的研究世界是同步的，“在個(gè)別領(lǐng)域，我們已經(jīng)快了半步”。

他還提到，目前中國(guó)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究生教育質(zhì)量已與國(guó)際水平相當(dāng)，“過(guò)去，出國(guó)學(xué)習(xí)幾乎是獲取先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的唯一途徑，而現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)任何一所涉農(nóng)機(jī)構(gòu)都能夠接觸到最前沿的科研成果，并參與到科技創(chuàng)新中來(lái)，這為我們未來(lái)農(nóng)業(yè)的科技創(chuàng)新提供了堅(jiān)實(shí)的人才基礎(chǔ)。”

迎來(lái)智能育種新時(shí)代

隨著育種研究進(jìn)入基因和分子時(shí)代，基因和大數(shù)據(jù)模型進(jìn)行融合，將來(lái)帶來(lái)一場(chǎng)育種技術(shù)的革命。愛(ài)思唯爾發(fā)布《全球高校與科研機(jī)構(gòu)農(nóng)業(yè)與生物科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)報(bào)告》顯示，中國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域科研產(chǎn)出量，致力于作物遺傳學(xué)、育種技術(shù)和生物技術(shù)應(yīng)用的研究，開(kāi)發(fā)適應(yīng)不同農(nóng)業(yè)氣候條件的高產(chǎn)、抗病作物品種。

孫其信分享了中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)與華為集團(tuán)四年前的戰(zhàn)略合作，當(dāng)時(shí)雙方探討了用人工智能技術(shù)革新育種技術(shù)的可能性。

如今，這一設(shè)想已在崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究中部分實(shí)現(xiàn)。雖然面臨大量投入的挑戰(zhàn)，但在整合基因型數(shù)據(jù)、表現(xiàn)型數(shù)據(jù)和智能大數(shù)據(jù)方面，已經(jīng)取得了初步進(jìn)展。

“我們整合了現(xiàn)有的田間表現(xiàn)型數(shù)據(jù)、2000份小麥的基因信息，構(gòu)建了一個(gè)算法模型，明確哪些指標(biāo)會(huì)讓做饅頭更好、哪些指標(biāo)做面包更好，這樣可用于指導(dǎo)育種家進(jìn)行品種選擇。這雖然是一個(gè)小步，但在人工智能技術(shù)的應(yīng)用上已經(jīng)邁出了重要的一步。”孫其信說(shuō)。

“我們正在見(jiàn)證一場(chǎng)農(nóng)業(yè)科技革命，”孫其信說(shuō)，“我們堅(jiān)信這一技術(shù)將推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的革命性變化，真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。”

他強(qiáng)調(diào)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)將繼續(xù)加大對(duì)這一領(lǐng)域的投入，與企業(yè)合作，推動(dòng)人工智能技術(shù)與現(xiàn)代生物育種技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“BT+IT”的跨學(xué)科整合。

培養(yǎng)新一代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新人才

人工智能技術(shù)的日益成熟和在各行各業(yè)的不斷滲透，對(duì)大學(xué)的教育提出了全新的挑戰(zhàn)，即如何培養(yǎng)人工智能時(shí)代的新一代科技創(chuàng)新人才和適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需要的人才。

孫其信透露，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)從去年開(kāi)始，在除了布局直接與人工智能大數(shù)據(jù)相關(guān)的專業(yè)之外，還實(shí)施了“人工智能+”的專業(yè)升級(jí)，即將原有的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)專業(yè)附加人工智能的輔修專業(yè)，例如經(jīng)濟(jì)學(xué)專業(yè)可以輔修AI課程，最終學(xué)生將獲得兩個(gè)學(xué)位證。

當(dāng)前，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)加大人工智能技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)和場(chǎng)景的融合交叉創(chuàng)新，“我前不久收到一封來(lái)自學(xué)生創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)的郵件，我們學(xué)校的一批研究生成立了一個(gè)AI助農(nóng)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，短短一年，他們已經(jīng)和全國(guó)十幾個(gè)省的農(nóng)場(chǎng)和機(jī)構(gòu)建立合作，用他們研發(fā)的人工智能的決策支持系統(tǒng)，輔助農(nóng)戶或地方政府進(jìn)行農(nóng)業(yè)決策。”孫其信說(shuō)。

他還表達(dá)了對(duì)農(nóng)業(yè)教育和人才發(fā)展的信心。據(jù)孫其信介紹，目前考生在選擇專業(yè)時(shí)，對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)呈現(xiàn)出兩大熱點(diǎn)趨勢(shì)：一是與人工智能信息技術(shù)和生物育種相關(guān)專業(yè)備受青睞，這些專業(yè)在今年的招生中吸引了最為優(yōu)秀的生源；二是傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)、獸醫(yī)及動(dòng)物科學(xué)等專業(yè)同樣受到追捧，顯示了新一代學(xué)子對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的濃厚興趣。

“這表明，在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，農(nóng)業(yè)作為可持續(xù)投資與發(fā)展的重要領(lǐng)域，依然保持著強(qiáng)大的吸引力。”孫其信他認(rèn)為，相較于工業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)始終存在需求缺口，并且具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的需求特性，比如糧食消費(fèi)，每年都需要持續(xù)供應(yīng)。“今年，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的農(nóng)學(xué)專業(yè)在生源質(zhì)量排名中名列前茅，這也反映出越來(lái)越多的學(xué)生對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)和科學(xué)研究抱有濃厚的興趣。”

關(guān)注氣候變化與糧食安全

今年7月，聯(lián)合國(guó)多家機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布的2024年《世界糧食安全和營(yíng)養(yǎng)狀況》報(bào)告顯示，2023年，全球約有7.33億人面臨饑餓；在世界糧食計(jì)劃署開(kāi)展行動(dòng)的71個(gè)國(guó)家中，有3.09億人面臨突發(fā)性糧食不安全狀況。

面對(duì)嚴(yán)峻的全球糧食安全形勢(shì)，孫其信表示，糧食不安全不僅體現(xiàn)在某些地區(qū)真正的糧食短缺，還涉及到經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)無(wú)法負(fù)擔(dān)糧食進(jìn)口費(fèi)用的問(wèn)題，區(qū)域沖突和政治沖突也導(dǎo)致糧食難以從生產(chǎn)地運(yùn)送到需要的地方。“糧食不安全的另一個(gè)重要方面是營(yíng)養(yǎng)不良，特別是在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，食物種類單一導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)失衡，”孫其信補(bǔ)充道。

從全球不同地區(qū)的模型測(cè)算來(lái)看，在現(xiàn)有糧食生產(chǎn)技術(shù)水平下，平均氣溫比工業(yè)革命前每上升1度，糧食產(chǎn)量平均會(huì)下降6%至8%。談到氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)的影響，孫其信認(rèn)為氣候變化的影響是深遠(yuǎn)且逐步的，既有積極的一面，也有負(fù)面的一面。他舉例說(shuō)：“過(guò)去黑龍江溫度偏低，就是一年的積溫不夠，不能種水稻。但一些區(qū)域因?yàn)闇囟壬仙瑤?lái)熱量增加，第三積溫帶一年的有效積溫增加了100度，反而可以種植水稻。”

然而，氣候變化帶來(lái)的負(fù)面影響更為顯著，特別是極端氣候事件對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的沖擊。《全球高校與科研機(jī)構(gòu)農(nóng)業(yè)與生物科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)報(bào)告》也指出，從宏觀視角審視，氣候變化已成為農(nóng)業(yè)研究的背景音，極端天氣、農(nóng)業(yè)災(zāi)害頻發(fā)及低碳減排需求迫切，對(duì)糧食安全構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

“近幾年，尤其是今年，中國(guó)和全球的極端天氣極其頻繁，氣候的不可預(yù)測(cè)性和突發(fā)性給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失。”他說(shuō)。

孫其信提到，今年有一個(gè)新詞叫玉米“超短裙”，指的就是玉米的苞葉比正常短一截，玉米棒子裸露在空氣中，看上去就像玉米穿上了“超短裙”。原因是今年六、七月份，河南、山東地區(qū)出現(xiàn)了短時(shí)的干旱和高溫天氣，對(duì)整個(gè)夏玉米的產(chǎn)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

此外，2023年河南的“爛場(chǎng)雨”導(dǎo)致小麥產(chǎn)量大幅下降，今年南美洲嚴(yán)重干旱，都對(duì)糧食生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

孫其信呼吁，全球高度關(guān)注未來(lái)氣候變化情景下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)型和糧食安全問(wèn)題，“我們必須在全球范圍內(nèi)關(guān)注未來(lái)氣候變化情景下如何確保糧食安全。”