Сельское хозяйство будущего: ИИ будет разводить растения
Как искусственный интеллект может повлиять на сельское хозяйство, пищевую промышленность и сферу биоинженерии? У ученых уже есть несколько идей на этот счет. Например, новый алгоритм селекции позволит создавать идеальные генотипы растений, которые выживут в любых условиях без потребности в удобрениях и специальном уходе.
В течение последних 5 лет команда из отдела биологических наук Национальной лаборатории Ок-Риджа (ORNL) изучала растения, чтобы понять генетические переменные и закономерности, которые позволяют им адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды и климату. Целью ученых было создать интегрированную дорожную карту развития ИИ в области селекции растений и биоэнергетике. Работа была представлена в журнале Trends in Biotechnology.
Ученые разработали новые способы осуществления так называемого геномного отбора. Алгоритм геномной селекции, основанный на методах машинного обучения, получил название «объяснимый ИИ» (Explainable AI). Это область, которая изучает результаты решений искусственного интеллекта, чтобы люди могли понять, как ИИ принимает решения.
Алгоритм помогает определить, какие вариации генома нужно объединить для получения растений, которые могут наилучшим образом адаптироваться к окружающей среде. Ученые получают информацию о возможных селекционных достижениях, генной модификации и нужных комбинациях генов. А от полученных данных уже зависит, какую стратегию биоинженерии нужно использовать.
В работе использовались самые мощные и умные суперкомпьютеры в мире — Titan (Cray XK7) и Summit, которые находятся в Ок-Риджской лаборатории. Последний в прошлом году получил премию Гордона Белла за преодоление экзафлопсного барьера с помощью кода, который позволяет изучать комбинаторные взаимодействия между организмами и их средой.
Ученые внедрили управляемый ИИ алгоритм геномного отбора в код комбинаторных показателей (CoMet) и теперь ежедневно снабжают его экологической информацией. Это дает им возможность исследовать общегеномные ассоциации по климатическим сезонам.
Также исследователи построили модели каждого квадратного километра суши на планете и закодировали в них данные об окружающей среде и климате за последние 50 лет, начиная от почвы и заканчивая спектральным составом света.
Чтобы понять все взаимосвязи между различными средами, их сравнили друг с другом, используя новый алгоритм под названием Duo, который добавили в базу кода CoMet. Это самый крупный научный расчет, который когда-либо проводился.
По словам авторов работы, эти сравнения помогут точно определить, какие генные мутации и аллели необходимо включить в геном, чтобы помочь растениям адаптироваться к различным условиям, в том числе самым неподходящим для них.
Новый алгоритм позволит создать идеальные генотипы растений, которые процветают в неблагоприятных условиях. Это, в свою очередь, поможет нарастить производство продуктов питания, а также снизить экологическую угрозу благодаря тому, что удобрения будут использоваться редко.
Добавить в закладки
Пригласить к обсуждениюВсе комментарии (38)
комментирует материал 26.11.2020 #
Всё это хорошо. Только как эти изменения отразятся на нескольких поколениях людей? Ну, выведут новые сорта, а потом человечество просто вымрет.
отвечает на комментарий 26.11.2020 #
Активная селекция на генном уровне ничем не отличается от ГМО. Отравили растения или облучили мощной радиацией, отобрали самые жизнеспособные и плодовитые, изучили изменения их ДНК. Дальше-то что? Где гарантия безопасности, где гарантия, что не изменится ДНК человека после потребления таких растений, или вообще функционирование организма человека, его репродуктивности.
отвечает на комментарий 27.11.2020 #
В принципе - да, ничем не отличается от ГМО. Но ГМО не редактирует геном потребителя, в отличии от вирусов, поэтому и опасения излишни. :) Изменятся лишь вкусовые ощущения, может кому то понравится, а кому то нет. :)
отвечает на комментарий 27.11.2020 #
Природа всё делает постепенно. Естественный радиоактивный фон и природные аномалии приводят к незначительным мутациям всего живого, включая и человека.
Следовательно, радикально меняя что-то в сбалансированной пищевой цепочке природы, которую не учитывают в задании ИИ, человек может таких бед натворить, что потом мало не покажется, но будет уже поздно.
Простой пример. В одном селе владелец дома посеял во дворе декоративную луговую траву, чтобы не полоть каждый год. Трава со временем распространилась на близлежащие луга, вытеснив естественные растения. Эту траву не ест ни корова, ни птица. А что будет, если она заполонит всю природу?
отвечает на комментарий 27.11.2020 #
Не совсем так, что природа делает все постепенно. Мы движемся вместе с Солнцем вокруг центра галактики и никто не знает что нас ждет впереди, мы можем попасть в любую зону среды, это может быть как галактическая пыль или зона локальной биологической насыщенности и разнообразия. Я все таки придерживаюсь гипотезы панспермии и от сюда делаю выводы.
отвечает на комментарий 27.11.2020 #
"Никто не знает, что впереди", поэтому человек должен сам спровоцировать катаклизм, чтобы узнать, какой он.
отвечает на комментарий 03.12.2020 #
— Сестрица Алёнушка, хлебну я из коровьего копытца!
— Не пей, братец, телёночком станешь!
отвечает на комментарий 03.12.2020 #
Если поедят мясо кастрированных кабанчиков или бычков? А может и кишмиш есть нельзя? Он же без косточек! Точно стерильным станешь.
Глупые обезьяны выкусывают блох... То-то они такими прыгучими стали - явно от блошиных генов.
отвечает на комментарий 03.12.2020 #
Абсолютно предсказуемы - человек может есть почти всех других животных (кроме откровенно ядовитых частей). Их генетика вообще ни о чем, так как генетический материал переваривается.
Другое дело вирусы - их ДНК/РНК включается в нашу и служит маркером распознавания.
отвечает на комментарий 04.12.2020 #
Вы рассуждаете о природных организмах, а не искусственных - ГМО. Природная эволюция основана на естественных незначительных мутациях, оказывающих влияние на целый ряд пищевой цепочки, способный приспособиться к этим изменениям без значительного ущерба для природы в целом.
Резкие вмешательства равносильны природным катаклизмам, способным уничтожить весь баланс в пищевых цепочках и уничтожение всего живого.
отвечает на комментарий 04.12.2020 #
Это не более чем ваши выдумки. Природные мутации бывают любыми, только на миллион мутаций лишь одна способствует выживанию. Уже после селекционных работ организмы в подавляющем большинстве становятся неспособными к выживанию в природе. А если выживают, то быстро дичают, теряя полезные для человека свойства.
Еще раз. Сами ДНК пищевых объектов для человека совершенно безопасны. Опасность могут представлять только яды, вырабатываемые в клетках. Но никто же не предлагает делать организмы, опасные для человека - только для вредителей и болезней. К тому же, целенаправленное вмешательство всегда менее опасно чем случайное (природное).
отвечает на комментарий 04.12.2020 #
Скорее у Вас выдумки. Природные незначительные мутации обусловлены естественным радиоактивным фоном планеты или изменением условий жизни.
Неспособные к выживанию организмы после "селекции" отсеиваются, остаются самые живучие и плодовитые. Иначе для чего нужна эта самая "селекция". "Дичают" только организмы, выведенные традиционными методами селекции - отбор лучших или прививки.
Опасны или не опасны ДНК пищевых организмов, выведенных искусственно, может показать только время, и никак не какие-то умозаключения. В пример Вам бактерия "синтия" настроенная на пожирание нефти, которая после завершения своей миссии мутировала и стала пожирать живую органику.
отвечает на комментарий 04.12.2020 #
Какие еще незначительные мутации? Да вы посмотрите хотя бы на то, какими уродцами бывают новорожденные - сросшиеся, анацефалы, дауны, шестипальцевые, хвостатые, с волчьей пастью или заячьей губой... И это те кто сумел родиться, а не выкинуться на 3 месяце или позже. Поговорите с акушером и он вам расскажет столько о "незначительных" мутациях, что глаза на лоб вылезут.
отвечает на комментарий 04.12.2020 #
Это в мировом масштабе единичные случаи, которые случаются и среди растений.
отвечает на комментарий 04.12.2020 #
Выкидыши это единичные случаи? А посмотрите на петиции - то одному новорожденному требуется операция на сердце, то другому лекарство за миллион на день... Да у нас скоро рождения здоровых детей будут единичными случаями. И вовсе не из-за ГМО.
отвечает на комментарий 05.12.2020 #
Это из за неправильного питания мамаш и нездорового образа жизни в целом.
Так что - не защищайте ГМО, мы ими уже давно наслаждаемся, не зная об этом.
отвечает на комментарий 05.12.2020 #
Это из-за того, что медицина дает жизнь нежизнеспособным, которые умерли бы без врачей не оставив потомства.
отвечает на комментарий 05.12.2020 #
Тут нет статистических данных, значит и рассуждать не стоит.
Можно лишь сказать, что в деревнях рождаются здоровые дети в основном.
отвечает на комментарий 06.12.2020 #
Еще задолго до ГМО - 100 или 200 лет назад больше половины рожденных умирали в младенческом или детском возрасте, не давая потомства и обеспечивая эволюционный отбор.
Сейчас этого нет - умирают разве что совсем нежизнеспособные, да и тех пытаются вылечить.
отвечает на комментарий 06.12.2020 #
100 или 200 лет назад умирали естественным образом. Сейчас тоже умирают, хоть и не так массово, зато больных стало очень много. Да и вообще, я сомневаюсь в эффективности нынешней медицины, люди всё больше переходят на травы и прочие нетрадиционные методы.
Насчёт ГМО я привёл достаточно яркие примеры из действительности, так что спорить на эту тему не имеет смысла.
отвечает на комментарий 06.12.2020 #
Да, и большая часть умирала детьми, не оставив плохого потомства. Сейчас плохое потомство размножается, ухудшая человеческую породу.
Насчет ГМО вы не привели ничего, кроме неправильных рассуждений. ГМО безопасны.
отвечает на комментарий 06.12.2020 #
Т.е. искусственная луговая трава и синтия не в счёт? Или невнимательно читаете. Ваши доводы - чистой воды умозаключения.
отвечает на комментарий 07.12.2020 #
Искусственная луговая трава из пластмассы это не ГМО, как и Синтия.
комментирует материал 27.11.2020 #
Если алгоритм встроен челом, то это уже не ИИ. ИИ, по идее, должен сам алгоритм создать. Правда жить в эту пору ...
отвечает на комментарий 27.11.2020 #
ИИ не может продуцировать алгоритм, он всего лишь хороший помощник и не более. :)
отвечает на комментарий 27.11.2020 #
Нет, это ошибка, ИИ - это все таки примитивный инструмент, просто распиареный.
отвечает на комментарий 28.11.2020 #
Так же думал, пока не прикинул что к чему. Алгоритмы стали оперировать нечётким структурами на уровне вероятностей (то же распознавание отпечатков, голоса, лица и пр.), а значит ошибка допускается. Кроме того, скорость работы вычислителя и огромные объёмы хранения позволяют простые алгоритмы строить в последовательные цепочки и параллельные, усложнять их работу настолько, что, думаю, сами программеры вряд ли способны охватить их работу целиком. Иначе говоря, количество переходит в качество.
отвечает на комментарий 28.11.2020 #
спасибо за идею поздравительного текста нелюбимой тёще на предстоящее 8 марта:
«чтоб тебе всю жизнь пользоваться программами, которые "сами программеры вряд ли способны охватить их работу целиком".»
отвечает на комментарий 28.11.2020 #
Они выполняют задания, имея данные на входе и то, что должны получить на выходе.
отвечает на комментарий 28.11.2020 #
Но это же все шаблонные решения, методом сравнения: распознавания отпечатков, голоса, лиц ,... С этим справляются даже приматы перебирая похожее, правда дольше по продолжительности чем у ИИ, у него скорость обращения к базе данных намного быстрее происходит, но интеллект то не в этом заключается. Вот например: сложилась некая ситуация, где необходимо срочно принять какое то эксклюзивное решение, т.е. такого решения никогда и никто не принимал, человек с этой задачей справится мгновенно, а ИИ (в том виде, что сейчас) не справится, так как в его базе данных такого решения нет, он будет предлагать то что у него имеется или гибридные решения из того что есть и это будет миллионы комбинаций где ни одна из них не подойдет. В этом случае его база данных окажет ему же медвежью услугу и его поисковик и алгоритм сам себя загонит в патовую ситуацию.
отвечает на комментарий 28.11.2020 #
Переход на вероятностную или нечёткую логику привёл к возможности сравнения исходного изображения или видео с тем, что имеется в базе, а это 3D-модели, постоянно пополняемые при положительных результатах.
Сейчас и базы не настолько наполнены, чтобы генерировать какое-то необычное решение, которое может оказаться результатом сразу нескольких независимых запросов. Решения тоже сохраняются в базах с оценкой эффективности.
Человек при принятии решений выбирает наиболее приемлемое из нескольких вариантов, мысленно экстраполируя производимые действия на результат, но не факт, что оно окажется правильным, значит присутствует эффект случайности.
отвечает на комментарий 28.11.2020 #
надо тогда этот буквенный фетиш "ИИ" убрать, и все будет нормально. Т.е. в оригинале текста: чуваки собрали базу данных готовых решений и втирают обывателю, что с ее помощью они могут прогнозировать до опыта полученный результат в генной инженерии. а вот теперь мона ржать.
Комментировать