
對話|數(shù)字化育種技術(shù)體系的搭建
原發(fā)表日期:2022-06-30
來源:中國畜牧業(yè)協(xié)會
6月16日,由中國畜牧協(xié)會主辦,中國畜牧業(yè)協(xié)會智能畜牧分會、信息分會、豬業(yè)分會、禽業(yè)分會、羊業(yè)分會、中畜傳媒、農(nóng)信研究院【數(shù)字農(nóng)業(yè)大家談】聯(lián)合舉辦的“畜牧產(chǎn)業(yè)育種智能化線上討論會”召開。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種業(yè)管理司創(chuàng)新發(fā)展處二級調(diào)研員厲建萌、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院副院長劉劍鋒,北京農(nóng)信數(shù)智科技有限公司副總裁、智慧管理平臺總經(jīng)理李天平,北京市華都峪口禽業(yè)有限責任公司副總經(jīng)理、家禽研究院院長吳桂琴,天津奧群牧業(yè)有限公司研究員、技術(shù)總監(jiān)張清鋒,廣東艾佩克科技有限公司總經(jīng)理、首席科學(xué)家王希斌參會。
與會專家圍繞畜牧產(chǎn)業(yè)育種智能化的發(fā)展背景及企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀等方面做了主題報告。隨后,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院副院長劉劍鋒擔任專題討論會主持人,同四位企業(yè)代表一起圍繞智能育種做了深入交流,以下是專題討論會文字介紹:

01劉劍鋒對話李天平
劉劍鋒:育種技術(shù)跟數(shù)字技術(shù)結(jié)合,實施起來有哪些難點?
李天平:育種和數(shù)字化結(jié)合方面,以前只能稱為育種信息化。育種的核心關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的采集,過去各個企業(yè)或者豬場更多的是依托軟件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)單據(jù)式采集,但是不能做到實時和智能化。同時,企業(yè)跟企業(yè)之間、豬場跟豬場之間,難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流通與追溯,導(dǎo)致行業(yè)數(shù)據(jù)未能得到高效的共享。而這與技術(shù)架構(gòu)有關(guān),過去可能還沒有云的概念,大部分以軟件的形態(tài)存在,因此在技術(shù)實現(xiàn)上是有難度的。
第二,育種工作本身是系統(tǒng)工程。數(shù)字化育種需要建立行業(yè)統(tǒng)籌平臺來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)和共享。只有依托行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺之后,各主體才能基于這個平臺獲得自身想得到的收益。否則,每個主體都有自身的獨立軟件,那其實在整個行業(yè)發(fā)展過程中,并沒有促進行業(yè)更好的發(fā)展,每個企業(yè)或者個體都是一個“數(shù)據(jù)孤島”。所以說,過去只能叫育種信息化,還不能叫數(shù)字化。信息化只是把紙質(zhì)單據(jù)的數(shù)據(jù)采集過來,做一個基本的流程管理,但真正的數(shù)字化是應(yīng)該通過智能化采集,結(jié)合一些設(shè)備,進行大數(shù)據(jù)流動,形成大數(shù)據(jù)挖掘。把數(shù)據(jù)共享出來以后,反哺給所有的企業(yè)去應(yīng)用。但是這個需要一個建設(shè)過程,我想這個目前也是在國內(nèi)技術(shù)實現(xiàn)上的一個難點。
第三,結(jié)合難點可能在計算能力上。因為單體軟件計算能力有限,如果需要進行大規(guī)模的計算,那么它對數(shù)據(jù)的分布式計算能力要求較高。因此,需要借助當前的互聯(lián)網(wǎng)平臺及云計算技術(shù),特別是通過分布式計算來提高計算效率,同時也能提高計算的準確性。
因此,我想可能在這三個方面,是目前育種技術(shù)和數(shù)字技術(shù)結(jié)合的難點,同時也是未來數(shù)字化育種的發(fā)展趨勢。
劉劍鋒:農(nóng)信互聯(lián)在生豬產(chǎn)業(yè)數(shù)字化及數(shù)字育種領(lǐng)域起步較早,談一談農(nóng)信互聯(lián)的工作對推進行業(yè)發(fā)展起到了哪些作用?
李天平:農(nóng)信互聯(lián)多年來深耕生豬產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化改造和產(chǎn)業(yè)升級,在推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面農(nóng)信互聯(lián)主要做了以下工作:第一是產(chǎn)品研發(fā),農(nóng)信互聯(lián)圍繞生豬上下游產(chǎn)業(yè)鏈,涵蓋生豬核心場、育肥場等,形成了一體化閉環(huán)。根據(jù)各產(chǎn)業(yè)主體及環(huán)節(jié)形成了整體數(shù)智化提升解決方案。
第二,農(nóng)信互聯(lián)在生豬產(chǎn)業(yè)以外,還搭建了一個服務(wù)于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的數(shù)智化平臺IAP,包括禽產(chǎn)業(yè)、羊產(chǎn)業(yè)等?;谵r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)智化IAP平臺,未來畜禽產(chǎn)業(yè)育種的數(shù)據(jù)及算法等技術(shù)能得到更好的優(yōu)化和應(yīng)用。
第三,農(nóng)信互聯(lián)基于自身在研發(fā)人員、分布式計算、人工智能、算法等方面的優(yōu)勢,可以實現(xiàn)行業(yè)整體大數(shù)據(jù)的挖掘,幫助主體科學(xué)決策,實現(xiàn)數(shù)字育種技術(shù)的改良及數(shù)據(jù)共享。同時,借助農(nóng)信互聯(lián)的產(chǎn)業(yè)數(shù)智生態(tài)平臺,可以幫助行業(yè)所有主體,來實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和流通機制,促進整體產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。從戰(zhàn)略上來講,農(nóng)信互聯(lián)更多的是做產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施,也希望通過我們的努力,未來在育種行業(yè),把這種基礎(chǔ)設(shè)施的平臺建起來,幫助我們把育種產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”技術(shù)進行整體提升。
劉劍鋒:數(shù)字化和育種技術(shù)的結(jié)合實際上是交叉學(xué)科,是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和常規(guī)育種技術(shù)進行整合,產(chǎn)生“1+1>2”的效果。也打通了數(shù)字育種的最后一公里的困難,給育種企業(yè)賦能,起到一個很關(guān)鍵的作用。希望農(nóng)信互聯(lián)在育種領(lǐng)域,能給整個行業(yè)起到更好的推進作用。
02劉劍鋒對話吳桂琴
劉劍鋒:對于企業(yè)而言,能夠在育種一線使用的,有哪些實際技術(shù)?又有哪些技術(shù)是處于開發(fā)或者儲備階段?數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用,在育種成本以及提高效率方面,實際效果如何?
吳桂琴:數(shù)字技術(shù)與育種技術(shù)的結(jié)合,在豬、牛、羊等領(lǐng)域,從理論端到實際應(yīng)用端,中間差距較大。以我們公司育種系統(tǒng)為例,公司最早從08年左右開始設(shè)計數(shù)字育種系統(tǒng),整體藍圖設(shè)計及基本架構(gòu)是非常清晰的。但是十幾年來,公司每一年都在不斷地優(yōu)化落地,用更新的技術(shù)去更新。過程發(fā)現(xiàn),理想很豐滿,現(xiàn)實很骨感。
比如說在蛋雞、肉雞領(lǐng)域,數(shù)字技術(shù)應(yīng)用比較成熟的,是稱重及產(chǎn)蛋數(shù)字記錄這些技術(shù)。因為對于蛋雞來說,傳統(tǒng)記錄過程工作量很大,所以這是第一個先解決的。后續(xù)的話,結(jié)合超市電子稱等理念,數(shù)字稱重技術(shù)也得以實現(xiàn)。但是目前,很多儀器設(shè)備,我們?nèi)グ阉凑瘴锫?lián)網(wǎng)思維進行系統(tǒng)鏈接的過程中,會受到第三方通訊協(xié)議制約。比如我們有些設(shè)備是進口的,需要我們?nèi)ジ@些國際儀器設(shè)備公司進行溝通,拿到通訊協(xié)議允許后,才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備跟內(nèi)部系統(tǒng)的鏈接,推動數(shù)字技術(shù)在整個應(yīng)用端的快速應(yīng)用。所以這些是一些比較成熟的應(yīng)用案例。
當然,還有其他一些儀器設(shè)備,由于專業(yè)性很強。在儀器設(shè)備鏈接的過程中,因為進口儀器公司的通訊協(xié)議不發(fā)放給公司,所以我們就做不到。這個也是目前進口儀器設(shè)備的現(xiàn)狀,主要受儀器設(shè)備方通訊協(xié)議的制約。包括像在蛋雞這塊,數(shù)字育種技術(shù)大部分都相對應(yīng)用成熟了。
技術(shù)儲備方面,比如說在肉雞領(lǐng)域這塊,我們目前一直在研究耗料的自動稱量技術(shù)。這個是我們一直沒有突破的。對于肉雞而言,這塊兒技術(shù)也是更大的一個挑戰(zhàn)。目前來說,耗料自動稱量主要采取半自動半人工相結(jié)合的一個方式。還沒有像蛋雞產(chǎn)蛋、稱重等去實現(xiàn)一個自動化的過程。這些技術(shù)在現(xiàn)在包括未來,都是我們需要重點要去突破的。
因為育種產(chǎn)業(yè)真正的基礎(chǔ)底層架構(gòu)來源于表型基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)的積累,只有表型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集精準,數(shù)據(jù)積累量增多,才能夠?qū)崿F(xiàn)上層遺傳評估中基因組的選擇能夠更加精準。所以隨著技術(shù)的進步以及儀器設(shè)備的跟進,整個應(yīng)用層面也會不斷完善。
數(shù)字育種技術(shù),短期來看,對于企業(yè)而言可能投入較大。但從長期而言,整體是節(jié)約成本的。第一個是人工成本會大幅下降,第二整體效率會提升,第三,數(shù)據(jù)采集的準確度會有所提高。未來,從遺傳育種理論而言,因為掌握了育種的背后規(guī)律,通過數(shù)字育種技術(shù),可以實現(xiàn)商品代性狀的判斷。但是目前來看,跟我們預(yù)計效果會有所偏差,這主要取決于對表型數(shù)據(jù)積累的準確性。然后通過上層可實現(xiàn)遺傳育種值的精確評估。因此,對于數(shù)字育種而言,底層育種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集是一個不斷升級、不斷更新的過程。
劉劍鋒:剛才桂琴博士給我們分享了兩個觀點,其實我覺得也是非常重要的兩個環(huán)節(jié)。第一個就是數(shù)據(jù)的產(chǎn)生端和數(shù)據(jù)的采集端之間要無縫地對接。產(chǎn)生數(shù)據(jù)之后,如何來傳輸?shù)接N的決策系統(tǒng)來進行使用的,這里面要有一個數(shù)據(jù)堆積的環(huán)節(jié),這個技術(shù)要解決。第二個觀點就是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的底層,對數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求也是非常高的。只有采集到準確有效、有用的數(shù)據(jù),后面的精準育種才能成為可能。
03劉劍鋒對話王希斌
劉劍鋒:如何在企業(yè)系統(tǒng)開發(fā)過程中,解決育種系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)可能存在的矛盾問題?
王希斌:在實際育種過程中,確實會存在育種和生產(chǎn)的矛盾問題,比如說,養(yǎng)殖場育種數(shù)據(jù)采集的顆粒度要求與生產(chǎn)上以群體數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的顆粒度要求是完全不一樣的。那么怎么看這個問題呢?要想獲得準確的育種數(shù)據(jù),我個人覺得這是人員的問題。育種數(shù)據(jù)采集主要依靠人來進行,而靠人去管理,就是你的“指揮棒”的問題,你的“指揮棒”定的是客觀的,當然采集來的數(shù)據(jù)是真的。“指揮棒”定的是不客觀,那么數(shù)據(jù)就變成是假的。
為什么呢?因為現(xiàn)場操作的人員,他們有各自的利益。數(shù)據(jù)采集如果是由人來進行的話,這就必然會帶來這個問題。舉個例子,比如說繁殖性能中的豬繁殖性能產(chǎn)仔數(shù)、活仔數(shù)等數(shù)據(jù)。如果管理人員以活仔數(shù)、產(chǎn)仔成功率等不同指標對生產(chǎn)人員進行考核,那么他會為了個人的利益,去做人為的改變或調(diào)整。另一方面,要想獲取準確的數(shù)據(jù),盡量采用一些現(xiàn)代設(shè)備。比如說物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、性能測定設(shè)備以及視頻影像等做一些體型外貌的評估與度量。但是在實際應(yīng)用過程中,部分設(shè)備應(yīng)用較少。以電子耳牌為例,目前國外進口的電子耳牌性能穩(wěn)定,但是成本較高,因此應(yīng)用較少。
所以從數(shù)據(jù)采集端,無論是通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還是人為進行,最關(guān)鍵的是實事求是的問題。那么如何做到實事求是,那是靠“指揮棒”的問題。僅僅通過道德水平來制約管理人員的整體素質(zhì),這個整體較難實現(xiàn)。因此,生產(chǎn)和育種存在的矛盾問題實則是企業(yè)長期利益和短期利益的問題。比如在非洲豬瘟剛開始爆發(fā)的時候,由于大量母豬場種豬被捕殺掉,豬價售價因此非常高。企業(yè)則會提前出欄,乃至于核心群的育種工作也很難保證。因此,如果公司利益僅僅來源于原種,那么它受市場波動影響較大。而如果利益來源于商品端,有商品端反哺育種工作,那么這個工作就是可持續(xù)的。只能說企業(yè)能從中真正得益的話,他們就會堅持。如果,企業(yè)經(jīng)常不得益,那么就會出現(xiàn)引種、退化、再引種的難題。
04劉劍鋒對話張清峰
劉劍鋒:在肉羊數(shù)字育種方面,您有哪些體會或者想法?
張清峰:肉羊產(chǎn)業(yè)與生豬產(chǎn)業(yè)不同,具有品種多、小而散的特點,一方水土養(yǎng)一方羊。近年來,隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)?;潭鹊奶岣撸ㄌ貏e是3000只以上規(guī)模,近年來平均增幅在50%左右),出現(xiàn)了10萬只單體規(guī)模的羊場。規(guī)?;B(yǎng)殖程度的提高,推動養(yǎng)殖方式和育種思路發(fā)生巨大變化。像剛才提到的生產(chǎn)和育種這個關(guān)系都是如何去疏通,基于物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的信息化育種工作的開展也好,也是一個主要的問題。之前的育種是生產(chǎn)育種,因為有了這個信息化以后,讓生產(chǎn)育種變成了育種生產(chǎn)。
第二,在企業(yè)運營過程中,生產(chǎn)技術(shù)人員和育種技術(shù)人員是有矛盾的。以我們企業(yè)為例,育種部需要定期開展性狀測定工作,而這個過程需要生產(chǎn)部門進行配合,無形中增加了勞動強度和工作量,另外也會影響相關(guān)人員的績效。因此,對于育種而言,去收集相關(guān)性狀數(shù)據(jù)常常得不到其他部門的配合。
后來,由于有了信息化和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,公司進行了相關(guān)調(diào)整。首先,將內(nèi)部工作制定了相關(guān)流程。流程化以后,又開展了人員的調(diào)整:將育種信息采集技術(shù)負責人任命為廠長。通過開展育種數(shù)據(jù)采集技術(shù)培訓(xùn),將生產(chǎn)人員同時變?yōu)橛N技術(shù)采集人員,打破了生產(chǎn)人員和技術(shù)人員之間的矛盾。同時,為了保證數(shù)據(jù)收集的準確性,在信息化的基礎(chǔ)上,通過改變生產(chǎn)績效考核方式,將育種和生產(chǎn)融合在一起。在績效考核過程中,將財務(wù)人員納入,將配種數(shù)據(jù)、采購數(shù)據(jù)、死淘數(shù)據(jù)、飼草料成本以及人工物料的成本全部加進來,這樣的話,對于育種過程,各個部門均需進行考核,從而達成利益一致。
因此,在信息化基礎(chǔ)上,通過管理方式的改變,把識別、測定、選定、繁育、飼養(yǎng)、管理同步進行,進而實現(xiàn)了生產(chǎn)和育種的充分融合。
劉劍鋒:事實上,無論是家禽育種、生豬育種、肉羊育種,還是其他畜禽育種。育種工作的核心在于性能測定。性能測定是育種上的一個專業(yè)術(shù)語,反映在今天的話題上來講,性能測定的直接的結(jié)果就是育種數(shù)據(jù)。所以說育種的核心還是數(shù)據(jù)。數(shù)字育種的產(chǎn)生,是育種學(xué)科發(fā)展到目前階段,跨學(xué)科、多技術(shù)交叉融合的一個手段體現(xiàn)。我們要從數(shù)據(jù)的準確性、產(chǎn)生效率及整體挖掘應(yīng)用等技術(shù)上去多方形成合力,來共同助力精準遺傳評估和精準選種選配,這樣才能讓育種成本投入起到事半功倍的作用。
因此,數(shù)字化育種技術(shù)體系的搭建,是當今乃至未來一段時間,包括育種技術(shù)專家、互聯(lián)網(wǎng)人工智能技術(shù)專家等,共同去探討和努力的方向。尤其是在當前時候,育種需求迎來了最好的發(fā)展時機,從國家到每個層面都非常重視。所以我相信這種產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合也好,從多學(xué)科的交叉融合也好,一定能助力我們國家實現(xiàn)種業(yè)振興的這樣一個宏偉目標。