“相較于傳統(tǒng)模型，人工智能和深度學(xué)習(xí)算法，為解決大數(shù)據(jù)分析和高性能并行運(yùn)算等難題，提供了新的契機(jī)?！?/p>
近日，記者從中國農(nóng)科院獲悉，一種基于人工智能和深度學(xué)習(xí)算法的新模式，可以實(shí)現(xiàn)育種大數(shù)據(jù)的高效整合與利用。該研究由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所、三亞南繁研究院大數(shù)據(jù)智能設(shè)計育種創(chuàng)新團(tuán)隊聯(lián)合多家單位提出，相關(guān)研究成果發(fā)表于《分子植物》（Molecular Plant）上。
隨著生物技術(shù)的發(fā)展，全基因組選擇作為新一代育種技術(shù)，通過構(gòu)建預(yù)測模型，根據(jù)基因組估計育種值進(jìn)行早期個體的預(yù)測和選擇，從而縮短育種世代間隔，加快育種進(jìn)程，節(jié)約成本，推動現(xiàn)代育種向精準(zhǔn)化和高效化方向發(fā)展。
其中，統(tǒng)計模型作為全基因組選擇的核心，極大地影響了全基因組預(yù)測的準(zhǔn)確度和效率。然而，傳統(tǒng)預(yù)測方法基于線性回歸模型，難以捕捉基因型和表型間的復(fù)雜關(guān)系。相較于傳統(tǒng)模型，人工智能和深度學(xué)習(xí)算法，為解決大數(shù)據(jù)分析和高性能并行運(yùn)算等難題，提供了新的契機(jī)，深度學(xué)習(xí)算法的優(yōu)化，將會提高全基因組選擇的預(yù)測能力。
該研究團(tuán)隊以玉米、小麥和番茄3種作物為對象，將這3種作物的4種不同維度的群體數(shù)據(jù)作為測試材料，通過創(chuàng)新深度學(xué)習(xí)算法框架，開發(fā)了全基因組選擇新方法。與其他主流預(yù)測方法相比，該方法可以利用多組學(xué)數(shù)據(jù)，開展全基因組預(yù)測；算法設(shè)計可以有效降低模型錯誤率，提高運(yùn)行速度；預(yù)測精度穩(wěn)健，在小型數(shù)據(jù)集上的表現(xiàn)，與目前主流預(yù)測模型相當(dāng)，在大規(guī)模數(shù)據(jù)集上預(yù)測優(yōu)勢更加明顯；計算時間與傳統(tǒng)方法相近，比已有深度學(xué)習(xí)方法提速近10倍；超參數(shù)調(diào)整對用戶更加友好。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、海南崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。
