托普云農為植物表型科研“數智”賦能

全球范圍內，在成像、算力、算法的逐輪驅動下，計算機視覺和人工智能技術支撐了各行各業的蓬勃發展。在農業領域，基于計算機視覺的植物表型技術，逐步嵌入到農業產業鏈各個環節中，人工智能技術也得以大放異彩。托普云農多年深耕智慧農業領域，在植物表型領域深厚積累，不斷攻克技術難點，啟動高通量表型產品化過程，推動植物表型技術在產業端、科研端落地應用，為植物研究領域提供先進、全面的高通量植物表型采集分析解決方案。

什么是植物表型技術

植物表型是作物基因型和所處環境影響所造成的諸如形狀、結構、大小、顏色等全部可測的生物體外在表現，以及肉眼看不見的生理功能和各種組分的含量。智慧農業，是通過收集和分析數據來改進特定地點的農業決策，植物表型研究是智慧農業研究中的一個重要分支。

植物表型就是為植物體檢的技術。正如俗語所說，“良莠不分”，田間的環境極其復雜多變，要在密集且相互重疊的葉片中準確辨別作物表型是一項艱巨的任務。高通量植物表型檢測，能有效利用先進的光譜成像技術和解析技術，實現對植物肉眼可見的形態學指標和肉眼不可見的組分、生理、脅迫、病害等指標的可視化；利用先進的控制技術、通信技術和軟件技術，實現表型性狀測量和數據分析的自動化；利用先進的圖像識別、機器學習、深度學習等人工智能技術，實現多性狀關聯分析與數據挖掘的智能化；用這些可視化、自動化、智能化的技術，可以高通量、高精度的對單器官、單株或群體尺度的植物進行快速的測量分析。

2023年，《Nature》子刊就曾在報道中提出Sensors in Agriculture: Towards an Internet of Plants?“植物互聯網”（Internet of Plants, IoP）這一全新概念，聲稱隨著技術的發展，我們將見證植物與互聯網的深度融合，實現實時、連續的植物生長監測，植物互聯網的時代即將來臨。

雖然植物表型雖然是面向世界種業科技前沿和農業產業的主戰場，但國內與國外的表型領域研究卻仍然存在不小的差異。把握時機的同時，也要認清行業痛點之所在，有針對性的發力。

把握時機，直面痛點

當前，植物表型市場目前在發達國家占據主導，而亞洲市場則展現出巨大的發展潛力。但國內高通量植物表型數據采集環境建設尚不充分，企業多采取小規模的課題組式運作，而非規模化流水線生產。為填補國內市場空白，亟需構建有效的運營模式，滿足科研單位和農業企業的實際需求，實現植物表型大規模研究和比較分析。

植物表型研究作為信息技術與農業科技的交匯點，企業亟需吸引高層次人才，以保障研究的長期可持續發展。技術方面，植物表型組學作為科學前沿，引入各類高精度傳器、AI模型算法、操作系統等，對于把握國內戰略機遇、打破國外技術壟斷、形成良好產業鏈及掌握自主知識產權至關重要?；诋斚轮参锉硇完P鍵裝備和算法技術壟斷、成本高昂等，降低成本并研發更加便捷好用的產品，是科研單位和農業企業擴大應用范圍的重大舉措。

托普云農-為植物表型科研“數智”賦能

專項團隊自研攻關。托普云農表型專項研發團隊由東京大學畢業、國家千人計劃引進專家、研發團隊首席科學家領銜，吸引了海內外博士、碩士等高層次人才，組成硬件、軟件、算法、產品、品檢各小組，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。技術團隊更完備更專業，保障整個從設計研發到產品質檢的快速產業化，強大的算法團隊有多款人工智能明星產品（例如考種、根系等）的開發經驗和基礎。

軟、硬件融合發展。盡管測量植物表型的技術非常多元，但核心在于技術本身是否足夠先進、可靠。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，充分發揮AI圖像處理、深度學習等技術優勢，運用全自研算法打造植物表型智能解析平臺“TP-AIPheno”，創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?！拔覀儸F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”，研發團隊首席科學家介紹研究成果。

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可見光二維成像

可見光三維成像

高光譜成像

多元化產品開發。行業的發展、消費者需求多樣化，單一的產品或服務難以滿足市場的需求。托普云農高通量植物表型涵蓋根、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、人工氣候室、田間等科研環境，打造便攜式、箱體式、田間無人機、無人車、軌道機等多形態表型設備。托普云農與中國水稻研究所、中國農業科學院茶葉研究所、浙江省農業科學院、浙江大學等機構攜手，推動表型產品向科研端、產業端快速落地，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、效率高等創新優勢，榮獲“CISILE 2024自主創新金獎”。

六大核心產品優勢。科技飛速發展的時代，托普云農引領科技前沿，以六大核心產品優勢為植物表型研究帶來了革命性的變革。高通量：實現了自動化傳送、自動化采集，自動解析識別，一次操作可獲得上百種參數，讓數據采集變得輕松高效；高精度：基于可見光、高光譜成像基礎、通過自研算法與計算機技術實現植物快速、高精度測量，讓科研成果更加可靠；高效率：在時間就是金錢的今天，二維單株分析時間僅需5秒、三維單株解析時間不超過2分鐘、高光譜單株分析時間也在5秒內完成；無損化：采用無接觸測量，全程陪伴作物從出苗到成熟，每一個生長階段都得到細致的觀察，無需擔心對植物造成傷害；多維度：從單器官-單株-群體，我們的多尺度測量結合二維圖像解析、三維高精度重構和高光譜曲線交互分析，提供全面多維度綜合實驗數據；應用廣：無論是遺傳育種、分子生物學，還是植物生理學、植物病理學，甚至是生態學、環境科學、植物保護，我們的技術都能廣泛應用，為各領域的研究提供強大支持。

成本降低、各項專利獲廣泛認可。托普云農在植物表型全系列產品研發過程中，先后承擔或參與多項國家級、省級研發課題項目，并取得國家發明專利23項、實用新型專利3項、軟件著作權7項?；谧灾餮邪l的優勢，成功將成本降低，為客戶帶來更高的性價比。

引領農業科技新紀元，高通量植物表型技術，精準解鎖每一株植物的基因密碼！未來，隨著技術的飛速迭代和算法的持續優化，我們的表型數據應用將不斷擴展，這將促進植物表型技術在中國智慧農業中的應用，為智慧農業的發展奠定堅實基礎。托普云農始終堅持科技創新引領，踐行“軟件與硬件高度協同”和“信息技術與農業專業深度融合”的方針，為智慧農業的持續繁榮和發展保駕護航！