Láng giềng Việt Nam ra mắt robot lai giống thông minh đầu tiên trên thế giới

Các nhà khoa học Trung Quốc đã đẩy nhanh tốc độ tạo ra giống cây lai mới gấp 5 lần bằng cách kết hợp chỉnh sửa gene “thân thiện với robot” và công nghệ AI.

Bằng cách chỉnh sửa gene để tạo ra những cây có cấu trúc bộ phận dễ tiếp cận hơn với robot, nhóm nghiên cứu đã giúp quá trình lai tạo thế hệ mới diễn ra nhanh hơn nhiều so với phương pháp thủ công.

Chiến lược kết hợp giữa công nghệ sinh học, AI và robot đã được áp dụng để xây dựng một “nhà máy lai tạo thông minh”, cho phép phát triển các giống cây lai mới mang đặc tính vượt trội – như hương vị ngon hơn, khả năng chống chịu với môi trường khắc nghiệt và bệnh tật – chỉ trong 1 năm, thay vì 5 năm như trước đây. Cách tiếp cận này cũng giúp giảm chi phí nhân công.

Mặc dù robot AI đã được dùng trong trồng trọt, nhổ cỏ, phun thuốc, giám sát dịch bệnh và thu hoạch, nhưng ứng dụng để tự động hóa quá trình lai giống vẫn còn hạn chế.

Một trong những trở ngại lớn là cấu trúc hoa của nhiều loài cây. Một số loài có nhụy cái lộ ra ngoài, dễ tiếp nhận phấn hoa. Nhưng nhiều giống lai do quá trình thuần hóa lại có nhụy nằm sâu hoặc bị che phủ, buộc phải dùng côn trùng hoặc lao động thủ công để mở và hoàn tất thụ phấn.

Ngoài ra, quá trình “khử đực” – loại bỏ bộ phận sinh phấn để tránh tự thụ phấn – cũng thường phải làm thủ công, làm giảm đa dạng di truyền. Riêng ở Trung Quốc, hoạt động khử đực và thụ phấn nhân tạo chiếm hơn 25% chi phí lai giống. Đối với các loại cây đặc thù như cà chua – nơi hầu hết hạt giống thương mại là giống lai – chi phí nhân công càng trở nên đáng kể.

Một giải pháp để vượt qua rào cản này là tạo ra các dòng cây bất thụ đực, tức không sản sinh phấn hoa, đồng thời có nhụy lộ ra ngoài.

Robot lai giống thông minh

Nhờ chỉnh sửa gene, các nhà khoa học tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Đại học Giao thông Thượng Hải và Đại học Thanh Hoa đã phát triển những dòng cà chua bất thụ đực với nhụy lộ ra, phù hợp cho robot thụ phấn. Kỹ thuật tương tự cũng được áp dụng cho cây đậu tương – một loài có cấu trúc hoa chặt chẽ, gây khó khăn cho thụ phấn.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Bằng cách tích hợp công nghệ này với học sâu và robot AI, chúng tôi đã phát triển một loại robot chuyên biệt có khả năng tự động thụ phấn chéo, từ đó vượt qua nút thắt quan trọng trong lai tạo và sản xuất hạt giống”.

Theo công bố từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đây là robot lai tạo thông minh đầu tiên trên thế giới có khả năng tuần tra tự động và thụ phấn chéo. Nhóm cũng phát triển mô hình mạng nơ-ron sâu để huấn luyện hệ thống GEAIR (genome editing with AI-based robot) nhận diện hoa cần thụ phấn.

Dựa trên hàng nghìn hình ảnh huấn luyện, mô hình đạt độ chính xác 85% trong việc phát hiện hoa sẵn sàng thụ phấn. Sau khi nhận diện, robot có thể ước lượng vị trí 3D của nhụy và thực hiện thụ phấn. Mỗi bông hoa chỉ mất khoảng 15 giây, nhanh gấp 3 lần so với con người.

Thử nghiệm trong nhà kính thương mại trồng cà chua cho thấy robot đạt tỷ lệ thụ phấn thành công khoảng 78%, so với mức 92% khi làm thủ công, nhưng lại vượt trội về tính liên tục, ổn định và quy mô tự động.

Ngoài các giống thương mại, nhóm nghiên cứu còn áp dụng hệ thống robot vào giống cà chua dại, loại cây khó thụ phấn dưới ánh sáng nhân tạo. Quá trình này tạo ra dòng bố mẹ có khả năng chịu mặn – kiềm và hương vị đậm đà hơn, từ đó phát triển những giống cây có giá trị cao.

Theo nhóm, quá trình lai tạo thông minh này đã rút ngắn thời gian khai thác loài dại để phát triển giống lai mới từ 5 năm xuống chỉ 1 năm.

Nhóm nghiên cứu khẳng định: “Điều này chứng minh rằng việc tích hợp GEAIR, tái thuần hóa de novo và lai nhanh có tiềm năng đẩy nhanh tốc độ phát triển giống vượt trội với nguồn lực và không gian hạn chế. Đây là mô hình cho thấy công nghệ sinh học có thể được khai thác để nhanh chóng thiết kế và tạo ra các đặc tính cây trồng phù hợp với AI, phục vụ nhu cầu của nông nghiệp chính xác”.

Theo SCMP