人工智能帮助科学家设计植物来应对气候变化

2024年4月12日，《植物表型学》杂志上发表了一项研究成果，宣布了一种利用人工智能（AI）软件SLEAP来分析植物根系表型特征的新方法。这一方法由索尔克研究所的科学家们开发出来，旨在优化植物的根系系统以存储更多的二氧化碳，并使其能够长时间留存在土壤中，从而帮助对抗气候变化和全球温度升高。

SLEAP是一种易于使用的人工智能软件，最初是由索尔克研究员Talmo Pereira开发用于跟踪动物在实验室中的运动。现在，Pereira与植物科学家、索尔克研究所教授Wolfgang Busch合作，将SLEAP应用到植物研究中。

在此之前，跟踪植物和动物的物理特征需要大量的劳动，这减缓了科学研究的进程。而SLEAP的独特之处在于其同时利用了计算机视觉和深度学习，使研究人员能够快速处理图像，而无需进行繁琐的逐像素标记。

研究团队还开发了一个名为sleap-roots的可下载工具包，该工具包可以处理根系的生物特征，如深度、质量和生长角度，从而可以应用于各种植物，包括大豆、水稻、油菜等作物植物，以及模式植物阿拉伯芥。通过与大规模基因组测序工作相结合，这些表型数据可以帮助研究人员找到与这些特征相关的基因，从而加速了研究工作，使索尔克研究所能够更快地创造出更有利于固定更多碳并且更持久的植物。

除了利用SLEAP进行植物根系表型研究外，该研究还得到了Bezos Earth Fund、Hess Corporation、TED Audacious Project和美国国立卫生研究院的支持。Pereira表示，索尔克研究所的团队已经开始着手分析3D数据，并将继续改进、扩展和分享SLEAP和sleap-roots，以加速植物设计，帮助索尔克研究所在气候变化方面产生影响。