​Прошедшая в Новосибирске пятая Международная научная конференция «Генетика, геномика, биоинфоматика и биотехнология растений» (PlantGen2019) – это не только научные доклады по результатам исследовательской работы.

Параллельно участники получали подробную информацию о новейшем оборудовании для научных исследований, включая контакты с поставщиками и даже с производителями новейшей высокотехнологичной техники, без которой современная наука просто немыслима.

Сегодня много говорят о развитии селекции растений, где огромную роль будут играть исследования в области генетики. Задача имеет международный масштаб. Считается, что к середине столетия человечество столкнется с реальной угрозой нехватки продуктов питания, если не увеличит их производство минимум в два раза. Соответственно, все процессы, связанные с выведением новых высокопродуктивных сортов необходимо оптимизировать по максимуму. Работу придется выполнять быстро и качественно. И в этом деле, как мы понимаем, без сложнейшей техники никак не обойтись. Причем осваивать новое оборудование нужно уже сегодня, в противном случае исследовательским и селекционным центрам грозит застой и как следствие – уход с глобальной арены и полное вытеснение транснациональными игроками.

Какая же техника может прийти на помощь селекционерам? Известно, что при испытании новых сортов большое значение уделяется фенотипированию – наблюдению за физическими характеристиками растений с целью оценки их текущего состояния, здоровья и т.д. Сам по себе этот процесс весьма трудоемкий, рутинный и утомительный для людей. Необходимо регулярно выходить в поля, тщательно осматривая каждый листочек. Работа та еще. И признаемся честно: у нас в стране эти полевые будни делают профессию селекционера не очень популярной среди молодого поколения (о чем мы уже писали). Можно, конечно, сетовать на кадровый голод или на то, что мы плохо воспитали свою молодежь. Но можно эту нехватку кадров для рутинной работы компенсировать новой техникой и, соответственно, вывести сам селекционный процесс на более высокий уровень. Как выяснилось в ходе конференции, людей на этом направлении вполне могут заменить «умные» машины. То есть процесс фенотипирования поддается роботизации. Такие роботы уже есть, и они вполне успешно справляются с решением возложенных на них задач.

Об этих роботах рассказал генеральный директор компании «Максим Медикал» Максим Патрин – один из спонсоров конференции. В настоящее время, отметил он, на Западе успешно развиваются технологии, связанные с визуализацией при помощи машинного зрения и оптических компонентов.

По словам Максима Патрина, данная система разработана и уже испытана в Голландии. В поле выезжает робот, снабженный устройством для 3D-сканирования. Машина перемещается над растениями и создает объемную модель (облако точек), которая сочетается с мультиспектральной информацией. По словам разработчиков, процесс сканирования осуществляется буквально за секунды.

Полученная таким образом информация используется для расчета достаточно широкого набора морфологических и физиологических параметров. Делается это автоматически и в режиме реального времени. Стоит отметить также и то, что система предусматривает режим двойного сканирования, позволяющего создать более точную модель путем наложения данных сразу с двух сканеров.

Если говорить конкретно, то указанная система позволяет анализировать морфологические параметры, спектральные показатели и цвет. Например – высоту растений, площадь и наклоны листьев, объем биомассы, глубину проникновения света, интенсивность роста, оттенки, уровень хлорофилла, количественные параметры заболеваний, признаки старения и т.д. В совокупности, подчеркнул Максим Патрин, оцениваются как количественные, так и качественные показатели, на основе которых специалисты осуществляют интерпретации. Процесс сканирования выдает сразу не менее семнадцати параметров, причем, как мы заметили выше, происходит это очень быстро.

За счет такой автоматизации, считает Максим Патрин, значительно сокращается время выхода на рынок нового сорта того или иного растения. Данная система, конечно же, будет интересна не только бюджетным научным организациям, занимающейся селекцией, но также и частным компаниям, имеющим отношение к этому рынку.

Еще один важный момент. Уникальность системы, утверждают разработчики, заключается в том, что она не «боится» прямого солнечного света. Так, солнечные блики на листьях зачастую искажают картину, однако с помощью специальных алгоритмов, по словам Максима Патрина, данную проблему удалось решить. То есть робот спокойно может осуществлять свою работу в поле, выдавая информацию без особых ошибок. Впрочем, открытые пространства – далеко не единственная сфера применения таких машин. Эту систему можно приспособить и для теплиц, и для научных лабораторий. В принципе, машина в состоянии работать в любой среде, в том числе и в камерах роста.

Как мы понимаем, такие роботы пригодятся не только селекционерам, но и фермерам. Машина способна осуществлять регулярную «инспекцию» плантации, выявляя не только состояние растений с точки зрения возможных заболеваний, но и устанавливая степень зрелости, готовность к сбору того или иного вида растений. Робота можно установить на платформу типа багги, что позволит ему спокойно перемещаться по делянкам, объезжая целые гектары пашни. Присутствие для выполнения этой работы человека здесь не потребуется, заметил Максим Патрин.

Разумеется, в свете сказанного возникает резонный вопрос: насколько «умна» эта машина, чтобы ее данным можно было доверять абсолютно? Ведь видов растений – огромное количество, и охватить всё многообразие очень сложно. Соответственно, количество фенотипических параметров стремится к бесконечности. Плюс ко всему, добавляются еще и региональные особенности. Технику же необходимо «адаптировать» под каждый вид и под всё это многообразие форм. Реально ли роботу справиться со столь объемной задачей?

Именно такие вопросы со стороны ученых были заданы предпринимателю. Как сказал Максин Патрин, эта система - САМООБУЧАЕМА, и все характеристики изучаемых видов, включая и их региональные особенности, можно без особых проблем отразить в соответствующих компьютерных программах. То есть мы будем постоянно наполнять базы данных, создавая целые библиотеки по нужным видам. Скажем, если вы занимаетесь зерновыми культурами, то создаете базы по зерновым культурам. Виноград, к примеру, вам будет уже необязателен. Иначе говоря, вряд ли ученым придется столкнуться с бесконечностью, учитывая, что в роли ограничителя для них выступает сама исследуемая тематика. Сам акт введения данных в систему – процесс очень быстрый. По словам Максима Патрина, данные вводятся в базу в течение нескольких часов. Причем, ими можно свободно обмениваться.

Конечно, нельзя сказать, что «умные» машины принимаются у нас всеми исключительно на «ура». Лично я услышал такое замечание: «Это просто красивая игрушка». Впрочем, людей, особенно пожилых, легко понять. Как сказал мне в личном разговоре Максим Патрин, он хорошо осознает скептический настрой со стороны некоторых ученых. Однако он совсем не видит в этом засилья консерватизма. Причина скепсиса проста и коренится она в экономике. Дело в том, что сложное оборудование стоит приличных денег, а наша наука, к сожалению, катастрофически недофинансирована. На этой почве как раз и возникают всякие сомнения: а вдруг затраты не оправдаются? В случае улучшения материального положения наших институтов к техническим новинкам будут относиться совершенно нормально, с полным доверием, уверен бизнесмен. Он надеется на то, что политика нашего правительства все-таки поможет отечественной науке осуществить радикальное обновление материально-технической базы. И тогда роботы, о которых шла речь, будут восприниматься не как «игрушки», а как важные инструменты для будничной исследовательской работы – такие же, какими с определенных пор стали пользовательские компьютеры (поначалу также воспринимавшиеся как «игрушки»). Другого пути у нашей науки нет.

Олег Носков

Источники

Роботы выходят в поля
Академгородок (academcity.org), 09/08/2019
Роботы выходят в поля
Seldon.News (news.myseldon.com), 09/08/2019

Похожие новости

  • 29/06/2016

    Геномные технологии - уже не фантастика

    ​Клеточные и геномные технологии в ближайшее время позволят надежно исцелять СПИД, восстанавливать ткань сердечной мышцы после инфаркта, избавляться от наследственных заболеваний... Но скоро ли это начнет происходить в нашей стране?Участники форума "Биомедицина-2016" выступали с докладами, в которых фантастические картины будущего перемежались со скепсисом относительно сегодняшних возможностей.
    2536
  • 16/08/2019

    VII Международный Форум «Инновации в медицине: современные этапы становления и развития»

    Всех желающих приглашают принять участие в работе VII Международного Форума «Инновации в медицине: современные этапы становления и развития» (далее – Форум), который будет проходить в рамках форума технологического развития «Технопром-2019».
    386
  • 19/04/2019

    Machine learning и ДНК

    ​В ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» продолжают проходить мероприятия крупнейшей в Сибири 57-й Молодежной научной студенческой конференции (МНСК). Выступления участников подсекции «Цитология и генетика», о которых мы уже рассказывали, сменили доклады в рамках другой подсекции – «Биоинформатика».
    458
  • 07/08/2017

    Международная конференция «Беляевские чтения», посвященная 100-летию академика АН СССР Дмитрия Беляева

    17 июля 2017 года исполняется 100 лет со дня рождения действительного члена АН СССР Дмитрия Константиновича Беляева (1917–1985) – выдающегося ученого, генетика-эволюциониста. В связи с этим знаменательным событием с 7 по 10 августа 2017 года Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (ИЦиГ СО РАН, Новосибирск) и ряд со-организаторов проводят Международную конференцию «Беляевские чтения».
    2703
  • 27/08/2016

    Десятая Международная конференция «Bioinformatics of Genome Regulation and Structure\Systems Biology», BGRS\SB-2016

    С 29 августа по 2 сентября 2016 года Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (ИЦиГ СО РАН, Новосибирск, Россия) проводит юбилейную 10-ую Международную мультиконференцию по биоинформатике регуляции и структуры геномов и системной биологии (Bioinformatics of Genome Regulation and Structure\ Systems Biology — BGRS\SB-2016).
    3377
  • 18/12/2018

    Сибирские биохимики нашли связь дефектов стволовых клеток с аутоиммунными заболеваниями

    ​Рассеянный склероз, волчанка и другие аутоиммунные болезни могут возникать из-за серьезных нарушений в работе стволовых клеток костного мозга, заставляющих их собирать особые агрессивные антитела. Об этом рассказали биохимики, выступавшие на конгрессе "Аутоиммунные и иммунодефицитные заболевания" в Москве.
    1515
  • 11/09/2018

    В Новосибирске биологи обсудят метод, изменяющий реальность

    ​В технопарке новосибирского Академгородка открылся международный конгресс «CRISPR—2018», посвященный этому методу геномного редактирования. На конгресс съехалось около 360 ученых из США, Франции, Германии, Северной Кореи, Турции, Казахстана, Беларуси и 16 городов России, включая Москву и Санкт-Петербург.
    925
  • 16/04/2018

    Новосибирские ученые предлагают помощь в развитии племенного животноводства

    ​В минувшую пятницу в ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" прошло рабочее совещание "Современные интенсивные пути развития племенного животноводства на основе геномно-эмбриональных технологий".
    909
  • 31/07/2018

    В Новосибирске пройдет международная конференция «BGRS\SB-2018»

    ​20-25 августа в новосибирском Академгородке пройдет 11- я международная мультиконференция "Bioinformatics of Genome Regulation and Structure\ Systems Biology - "BGRS\SB-2018". Сегодня биоинформатика пользуется заслуженным интересом в мире науки.
    1103
  • 26/06/2016

    Форум «Биомедицина-2016»

    С 26 июня по 1 июля в Новосибирске проходит форум «Биом​едицина-2016». ​В настоящее время биомедицинская наука преодолевает порог нового синтеза знаний, который ведет к формированию медицины нового поколения.
    5113