7月30日，崖州灣國家實驗室精準設(shè)計與智造團隊聯(lián)合上海人工智能實驗室、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，在三亞發(fā)布了我國生物育種領(lǐng)域的首個自主科學(xué)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)——“豐登·基因科學(xué)家”。這一創(chuàng)新成果填補了我國在生物育種領(lǐng)域自主科學(xué)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的技術(shù)空白。

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“豐登·基因科學(xué)家”是在我國首個種業(yè)大模型“豐登”的基礎(chǔ)上進一步深度研發(fā)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)突破性地實現(xiàn)了分子生物學(xué)研究流程的智能化，能模擬分子生物學(xué)家自主開展作物基因功能研究，在基因挖掘、功能預(yù)測等方面展現(xiàn)出強大的科研能力。科研人員借助該系統(tǒng)，成功在主糧作物中發(fā)現(xiàn)并驗證了數(shù)十個此前未被報道過的功能基因，相關(guān)研究成果已通過實驗證實，為作物改良提供了寶貴的基因資源。

豐登·基因科學(xué)家示意圖↑

作物分子設(shè)計育種的核心在于精準解析基因與性狀的復(fù)雜關(guān)系。自2005年水稻全基因組測序完成以來，全球科研機構(gòu)已投入大量資金用于其基因功能研究。然而，根據(jù)“豐登”大語言模型的系統(tǒng)分析，目前仍有約90%的水稻基因功能尚未明確，玉米、大豆等主要作物的未知功能基因比例更高。傳統(tǒng)研究模式存在“基因—性狀”知識整合難、關(guān)聯(lián)預(yù)測能力弱以及實驗設(shè)計高度依賴專家經(jīng)驗等瓶頸問題，導(dǎo)致基因功能研究周期長，嚴重制約了現(xiàn)代育種技術(shù)的發(fā)展進程，因此亟需借助人工智能等前沿技術(shù)推動研究范式的智能化轉(zhuǎn)型。

針對上述挑戰(zhàn)，聯(lián)合研發(fā)團隊基于“豐登”大語言模型，開創(chuàng)性地研發(fā)了能夠自主科學(xué)發(fā)現(xiàn)的科研智能體“基因科學(xué)家”。該智能體通過兩大核心技術(shù)突破實現(xiàn)研究范式革新：一是整合全球?qū)W術(shù)論文、專業(yè)著作和實驗數(shù)據(jù)等多源信息，構(gòu)建“基因—性狀—環(huán)境”三維知識圖譜；二是建立全球首個作物基因功能研究推理鏈數(shù)據(jù)庫，匯聚30萬條“假設(shè)—實驗—結(jié)論”標準格式的數(shù)據(jù)鏈條，形成可復(fù)用的“科研路徑圖譜”。

如今，“豐登·基因科學(xué)家”智能體具備了三項核心能力：一是智能知識整合，可自動構(gòu)建基因功能關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，破解海量數(shù)據(jù)整合難題；二是創(chuàng)新預(yù)測，突破傳統(tǒng)依賴序列同源性的推理方式，基于知識圖譜對“基因—性狀及基因—環(huán)境”關(guān)系進行非線性建模，實現(xiàn)全基因組范圍的關(guān)鍵基因篩選；三是自主實驗設(shè)計，可實現(xiàn)提出問題—設(shè)計實驗—結(jié)果分析的完整科研流程，構(gòu)建高效、可擴展的基因功能發(fā)現(xiàn)體系。

圖知識總結(jié)任務(wù)評測結(jié)果↑

“豐登·基因科學(xué)家”智能體的成功研發(fā)，標志著我國在智慧育種領(lǐng)域取得重要進展。其開創(chuàng)性的高通量基因功能挖掘能力和智能化科研路徑建構(gòu)能力，不僅重構(gòu)了作物分子設(shè)計育種的研究范式，更將為打贏種業(yè)翻身仗提供核心驅(qū)動力。

崖州灣國家實驗室相關(guān)負責(zé)人表示：“該系統(tǒng)在水稻、玉米等主糧作物中的深入應(yīng)用，將顯著縮短新品種選育周期，提升育種精準性和效率?！毖芯繄F隊將持續(xù)完善“智能設(shè)計—精準預(yù)測—高效驗證”的創(chuàng)新鏈條，為我國種業(yè)科技自主可控和糧食安全戰(zhàn)略提供堅實支撐，助力農(nóng)業(yè)強國建設(shè)邁入新階段。

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