在一個(gè)追求可持續(xù)發(fā)展的世界里，了解植物生命中隱藏的一半——根——至關(guān)重要。根不僅僅是一個(gè)錨;它們是植物和土壤之間的動(dòng)態(tài)界面，對水分吸收、養(yǎng)分吸收以及最終的植物生存都至關(guān)重要。
在一項(xiàng)旨在提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和開發(fā)能夠抵御氣候變化的作物的研究中，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)應(yīng)用數(shù)學(xué)和計(jì)算研究(AMCR)和環(huán)境基因組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)(EGSB)部門的科學(xué)家取得了重大進(jìn)展。他們最新的創(chuàng)新成果 RhizoNet 利用人工智能 (AI) 的力量改變了我們研究植物根系的方式，為各種環(huán)境條件下的根系行為提供了新的見解。
6 月 5 日《科學(xué)報(bào)告》發(fā)表的一項(xiàng)研究詳細(xì)介紹了這一開創(chuàng)性工具，它通過以極高的準(zhǔn)確性實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，徹底改變了根系圖像分析。傳統(tǒng)方法勞動(dòng)密集且容易出錯(cuò)，在面對根系復(fù)雜而糾結(jié)的特性時(shí)顯得力不從心。
RhizoNet 采用最先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)方法，使研究人員能夠精確跟蹤根系生長和生物量。這種新的計(jì)算工具使用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)深度學(xué)習(xí)主干，對植物根系進(jìn)行語義分割，以全面評估生物量和生長情況，從而改變實(shí)驗(yàn)室分析植物根系的方式，并推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室向自動(dòng)駕駛方向發(fā)展。
正如伯克利實(shí)驗(yàn)室的人工智能驅(qū)動(dòng)軟件首席研究員 Daniela Ushizima 所解釋的那樣，“RhizoNet 標(biāo)準(zhǔn)化根部分割和表型分析的能力代表了對數(shù)千張圖像進(jìn)行系統(tǒng)和加速分析的重大進(jìn)步。這項(xiàng)創(chuàng)新有助于我們不斷努力提高在不同植物條件下捕捉根部生長動(dòng)態(tài)的精度。”
追根溯源
根系分析傳統(tǒng)上依賴于平板掃描儀和手動(dòng)分割方法，這不僅耗時(shí)而且容易出錯(cuò)，尤其是在廣泛的多植物研究中。由于氣泡、水滴、反射和陰影等自然現(xiàn)象，根系圖像分割也帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
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