原標(biāo)題:浙江大學(xué)海南研究院建設(shè)蟲害防治多維數(shù)據(jù)庫
人工智能植保員,識別害蟲不“臉盲”(探一線)
1000瓦,是一盞高壓汞燈的功率;零下80攝氏度,是樣本冷凍處理的極低溫;數(shù)以萬計的,是已建成的害蟲高清影像數(shù)據(jù)集規(guī)?!?/p>
在海南三亞崖州灣科技城,這一串?dāng)?shù)字,正破解著熱帶作物害蟲防治的“臉盲”難題。
自20世紀(jì)50年代以來,一代代種業(yè)科學(xué)家利用海南的熱帶氣候條件進(jìn)行作物育種。在位于海南的國家南繁科研育種基地里,作物種類多,害蟲也跟著“南下”,人工防治耗時耗力。
能不能讓人工智能當(dāng)植保員,輔助進(jìn)行田間智能識別?擺在科研人員面前的第一道難關(guān),是如何讓人工智能精準(zhǔn)識蟲、辨蟲。
“同一個屬的害蟲,往往長著‘近親臉’,就像雙胞胎?!闭憬髮W(xué)海南研究院種子工程與檢驗檢疫團(tuán)隊祝增榮教授的研究生陳行打了個比方,“同是夜蛾科的兩種蛾子,背部花紋差之毫厘,其習(xí)性與相應(yīng)的防治藥方卻天差地別。僅靠肉眼,即便是老專家也可能看走眼?!?/p>
培育煉就“火眼金睛”、精準(zhǔn)識蟲辨蟲的人工智能植保員,需要海量、標(biāo)準(zhǔn)、高精度的“證件照”供其學(xué)習(xí)。為此,科研人員必須先采集足夠多的害蟲標(biāo)本。
深夜11點,在研究團(tuán)隊試驗基地深處,一盞1000瓦的高壓汞燈驟然亮起,將一塊兩米見方的白布照得透亮。伴隨熱浪翻滾,沉寂的田壟瞬間喧囂。甜菜夜蛾、金龜子、螻蛄如雨點般撞向白布,發(fā)出密集的“嘟嘟”聲。
“為何不用更輕便的LED燈?”面對記者的疑問,團(tuán)隊研究員周瀛揭開謎底:“LED燈多是冷光源,而老式汞燈發(fā)光的同時產(chǎn)生高熱。后半夜,田間氣溫驟降,昆蟲趨光也趨熱,這樣才方便‘請君入甕’?!?/p>
“噗”的一聲響,一只甜菜夜蛾跌落布面。剛停穩(wěn),陳行眼疾手快,試管口一扣、手腕一抖,蟲子順勢落入管底。他立刻塞上棉塞,動作一氣呵成。
看似原始的“燈誘法”,卻是獲取田間樣本最有效的手段。“我們是在用古老的方法,‘喂養(yǎng)’先進(jìn)的算法。”陳行打趣道。
捕捉完成之后,為了定格蟲子最自然的形態(tài),樣本會被送入浙江大學(xué)海南研究院的實驗室,在零下80攝氏度的超低溫冰箱急凍3分鐘左右,以便進(jìn)行標(biāo)本制作。緊接著插針、整姿、烘干,最后送入微距堆疊攝影系統(tǒng)。
隔著屏幕觀察,一只指甲蓋大小的金龜子被放大了數(shù)倍,鞘翅的光澤、腿部的絨毛都毫發(fā)畢現(xiàn)。“普通的照片是平面的,而微距堆疊技術(shù)能把不同焦距拍攝的幾十張照片合成一張全焦段的高清圖,這才是合格的‘證件照’。”陳行解釋。
“摸清了害蟲家底,才能守好南繁的糧倉?!敝苠榻B,團(tuán)隊正在研發(fā)的智能識別系統(tǒng),旨在實現(xiàn)“拍蟲識蟲”——“未來,農(nóng)戶拿著手機(jī)對著蟲子一拍,就能秒懂是什么蟲、該采取什么防治措施?!?/p>
當(dāng)人工智能識別出害蟲后,如何進(jìn)行綠色防治?
在研究院的恒溫養(yǎng)蟲室里,研究團(tuán)隊給出了答案:通過針對性研究,篩選出害蟲的天敵昆蟲投放田間,實現(xiàn)“以蟲治蟲”,憑借生物防治大幅削減化學(xué)農(nóng)藥用量。
此外,團(tuán)隊還從植物中找到了靈感。他們發(fā)現(xiàn)豇豆受攻擊后會釋放特定氣味,便從中提取出揮發(fā)性物質(zhì)“蘑菇醇”,制成田間緩釋劑,使害蟲“聞味而逃”。
凌晨1點,試驗田里的汞燈依然亮著。“抓蟲子、做標(biāo)本、跑數(shù)據(jù),促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化,離不開它!”周瀛說。
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