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科學家用AI打造「根系發達」﹑超「固碳」植物﹐助力對抗氣候變遷
在芬蘭赫爾辛基﹐一場革命正在科學界悄悄展開。在Salk研究所的科學家們正在使用一種名為SLEAP的先進人工智慧工具來設計出一種能夠更有效吸收大氣中二氧化碳的植物。這些植物不僅根系發達而且能將碳儲存在地下更長的時間﹐這對於對抗全球氣候變化來說﹐可能是一個突破性的進展。
SLEAP原本是用來追蹤實驗室動物的活動﹐但現在已被重新應用於植物學研究。與植物科學家合作後所開發出一套新的分析方法﹐可以詳細描繪出植物根系的形態﹐比如它們的深度﹑寬度和整體大小。這項技術讓研究人員無需逐像素手動標記影像﹐大幅提高了分析速度並降低了人為錯誤。
為了讓這項技術更易於使用﹐研究團隊還開發了一套名為sleap-roots的工具包﹐這套工具包已被多種植物種類驗證﹐包括大豆﹑水稻和油菜等作物。利用sleap-roots﹐科學家能夠更快速地訓練AI模型並以前所未有的速度和精確度預測植物結構。
這個過程是利用一種名為SLEAP的技術對植物進行快速和高效的特性分析。植物栽培與影像捕捉﹕植物在圓筒形容器中生長並使用一種稱為RADICYL的系統拍攝其根部的影像﹐然後將這些影像壓縮並儲存。
這些影像被上傳到SLEAP軟體中﹐用於訓練神經網絡以預測植物根的位置﹐之後由使用者對這些預測結果進行微調以提高準確度。通過神經網絡修正後的預測數據﹐提取植物根的特徵﹐進行深入的機器學習分析﹐這使得我們能夠詳細量化和比較不同植物的根部特性。
而最令人興奮的是﹐這些基於SLEAP的研究不僅提升了植物設計的速度﹐還幫助科學家解碼了那些控制根系特徵的基因﹐這將直接影響到植物的碳固存能力。如此一來﹐我們不遠的將來或許能見到農田中那些專門為固碳而設計的超級作物。
在Salk研究所的這項突破性工作﹐不僅可能改變我們對抗氣候變化的方式﹐還能展示科學跨領域合作的巨大潛力。這不僅是一項科學創新﹐更是對未來的一種承諾。這項研究刊登在最新一期的《植物表型組學》。
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