智能IT系统促进美国农业变革

 

 

过去40年来，美国的玉米产量翻了一番，主要是由于栽培品种的改善，它利用了土壤管理方面的农业进步并增加了种植密度。通过生物技术特征、培育和农业经济的共同进步，生物技术的发展能帮助农民在2030年以前再次实现玉米、大豆和棉花产出加倍。

 

农业公司利用适应特殊环境地区的多种特征和特点继续开发种子产品。保证进一步改善产量和应力特征（比如提高抗旱能力）、更好地使用作物氮肥和更广的光谱昆虫预防。育种方法（比如分子标记和测序）的突破性进展保证高产品种，针对合成种子产品的最优管理实践保证额外的收益率上涨。

 

信息对现代农业至关重要，从开发新型杂交和变种产品到为了在收获时节获取价值而把产品放置到正确的管理领域。为所给农田选择正确的产品，需要种质资源特性和产品整体性能方面的准确信息。企业必须给农民提供更多有关特征、产品性能和农艺实践适应性的信息。

 

为管理环境区域推荐合适的产品需要分析很多变量（比如土壤类型、排水模式、以往产量、害虫压力、疾病压力等）。这类分析需要企业搜集精确环境规模的产品性能信息，并把这个信息转化成对农民的建议。

 

新产品开发已经变成了一场整合利用产业研发途径和产业合作伙伴所给大量信息的比赛。市场的成功与研究信息到产品决策的转化效率和准确性有直接联系。因此，IT系统值得重大投资，是公司竞争优势的关键因素。

 

生物技术的特征和种质资源本土化的需求，导致农业研发途径的发展在整体形式上跟制药行业类似，不同阶段会做出不同的产品改善决策。在各个阶段，候选产品被逐一剔除，只剩下最有前景的产品进入下一阶段。为了保证未来商业产品能满足客户需求，后续阶段的测试越来越严格。

 

几千位科学家在高通量产品开发和评估途径中处理信息，以农业科技公司孟山都为例，其有两个主要途径，一个针对生物科技，另一个针对育种。生物科技途径为抗虫性、除草剂耐性和抗寒性等特征开发新的基因。培育途径是利用适应全球特殊地理区域的本身优质基因，来创造种质资源。

 

IT系统促成全球育种种质资源交换，种子切片、基因分型分子标记等自动化和技术进步需要IT系统管理分析和解读例如在生物科技途径中，每年基因组学和分子生物工具被用于选择和描绘几千种基因。该途径由一系列步骤组成，包括基因提名、测序、克隆、转化、温室和田野测试。每个步骤包括综合实验室和田间工作共同提供的有关基因功能和质量的所有信息。

 

目前，孟山都经营世界上最大的大田测试网络，每年把种子种植在全球数以千计的试验点，大量收集每个出产作物的特征信息(比如产量、水分含量、作物高度、疾病反应等)，每年还在不同地方进行多次评估。

 

通过分析，在最适应本土的种质资源中，生物技术和培育途径发展出的产品进行整合，创造出带有感兴趣新基因的高级产品。大规模开发新型生物技术产品和评估产品性能，只有先进IT系统才能够完成。

 

 

发现和商业化新型基因改良产品需要10到15年，这个过程要求标准化流程和规范化测试来验证性状表现和农场价值。为了编排这个多步骤、多阶段、多年、相互依存的评估过程，IT系统必须模拟这个途径，这样候选产品才能被跟踪和优化容量、分析结果和解读、并全程保证合规。

 

IT系统是把科学突破转化为产业规模生产的核心部分。例如，十多年前能够准确标记感兴趣基因的分子标记技术的突破，引发了新基因编入到适合种质的巨大变化。这种变化只能通过IT系统大规模创新实现，该系统建立了高通量、高容量DNA基因分型实验室，自动挑选最优背景下的兴趣基因作物优化工作流程，并且把这些工作流程整合到全球培育途径的巨大背景中。

 

大多数公司的研发途径，依靠结合第三方以及在各途径整合工作流程步骤信息的高度定制专有IT系统。

 

这个新IT模型使得新兴研发需求和突破，快速转变成工程软件解决方案。该方案通过标准化工作流程步骤、自动化信息生产和分析、使用标准算法的工业化创新应用，来推荐最优种子放置决策。

 

通过高通量途径支持信息生成和整合信息，使得智能IT系统得以完成大范围和大规模上的任务，如DNA测序规模每天能生成太字节信息。此外，预测每2到3年指数就会增长。把这些数据变成信息需要分析复杂的DNA测序，并把这个信息和其他基因功能信息结合来界定新标记和基因。

 

面对这些挑战，应该会要求最优基础设施，包括专业计算机平台、最优数据存储和支持全球运营的网络。孟山都和测序设备生产商、大学、专业硬件生产商和大型IT企业建立了合作，来处理测序信息的生成和分析，帮助持续改良种子的交付。

 

 

农业正走在获益于IT创新这个激动人心和充满动力的机会关口。2030年前产量翻倍所需的下一代种子创新，取决于产业能多高效地收集、分析和利用信息爆炸为研发和农场决策提供支持。

 

下一代生物科技和育种试验，使农业投入优化变得更加可行。通过减少农药、杀虫剂、杀真菌剂和化肥的使用降低农业的环境影响，通过与农业机械和精准农业进步相结合，农民能够更好地开垦原有或更多亩田地。

 

种子公司、IT供应商及其他农业关键企业需建立新型合作，从而把尖端IT技术引向产品开发途径和农场。