2019-10-08 18:13:01
科学家使用机器学习算法来帮助植物研究自动化

科学家使用机器学习算法来帮助植物研究自动化.jpg

遗传学之父格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel)在1800年代花了数年的时间手工繁琐地观察和测量豌豆植物的性状,以揭示遗传遗传的基础。如今,植物学家可以使用自动摄像系统更快地跟踪数百或数千种植物的性状或表型。现在,Salk研究人员通过机器学习算法来帮助进一步加速植物表型的建立,该算法可教计算机系统来分析植物枝叶的三维形状。该研究于2019年10月7日发表在《植物生理学》上,可以帮助科学家更好地量化植物对气候变化,基因突变或其他因素的反应方式。

Salk整合生物学实验室兼先锋基金发展主席Saket Navlakha说:“我们所做的是开发一套工具,以帮助解决一些常见的表型挑战。”

植物的环境有助于决定与其健康相关的结构。试图了解植物生长,设计更具抗逆性的植物或提高农作物产量的科学家经常想测量植物叶片和枝条的详细特征。为了以高通量方式进行这种表型分析,许多研究人员使用照相机系统从各个角度拍摄每种植物的图像并建立三维模型。但是,这些缝合在一起的图像很难进行某些测量。

最近,一些人转向了一种称为3-D激光扫描的新方法,以捕获工厂建筑的结构。研究人员在每棵植物上照射激光,以用光束“喷涂”其表面。产生的数据称为3-D点云,描绘了植物表面的精细细节。但是,由于该技术非常新,而且数据集非常庞大,因此定量分析点云可能具有挑战性。

Navlakha说:“这些数据的分辨率和准确性要高得多。” “但是已经开发出的用于分析2D图像中的叶子和树枝的方法不适用于这些3D点云。”

Navlakha与加州大学圣地亚哥分校的研究生Illia Ziamtsov一起使用3-D激光扫描仪扫描了54种在各种条件下生长的番茄和烟草植物。然后,他们将生成的3-D点云输入到机器学习算法中,使他们可以教程序如何对植物进行表型化。研究人员首先使用该技术手动指出植物上的叶和芽的位置。然后,该软件开始自动识别这些功能。

Navlakha说:“这就像在教婴儿一样。” “您给他们提供叶子的样子和树枝的样子的示例,最终他们可以识别出从未见过的植物,并挑选叶子和树枝。”

研究人员专注于教学该程序,以进行科学家经常使用的三种表型测量-从叶子中分离茎,计数叶子及其大小,并概述植物的分支模式。他们发现他们是成功的:例如,该方法在识别茎和叶上的准确率达到了97.8%。

齐亚姆佐夫说:“这种物体检测已用于自动驾驶汽车中,并用于识别建筑和家具物品。” “但是将其应用于植物是完全新颖的。”

Navlakha和Ziamtsov希望继续调整方法。例如,区分两个接近的叶子仍然很困难。并且该软件的当前版本可能不适用于所有类型的工厂。他们希望推广该软件,使其适用于从藤蔓到树木的植物,还可以分析根。

Navlakha说:“目前,要想提高农作物产量并更好地固碳,农业面临着许多挑战。” “我们希望我们的工具能够帮助生物学家应对这些更广泛的挑战。”

Navlakha和Ziamtsov将以开源形式发布其软件,以供其他研究人员使用。他们希望该软件能够加快植物研究的速度,因为它可以使高通量表型分析更快,更容易。

齐亚姆佐夫说:“手工进行这种分析非常费力。” “我们的工具可以快速,准确地做到这一点。”

人类科学
想象一个拥有20万人的社区。欢快,可步行,是曼哈顿密度的六倍,但生态足迹较小。它提供低成本服务和经济适用房,以及回收,农业和贸易等生产性用途。这是一个城市内的城市。
2019-08-01 23:00:01
人类科学
Institut Pasteur的Nadia Naffakh和同事在10月3日发表在开放获取期刊PLOS Pathogens上的一项研究提供了有关流感病毒聚合酶亚基如何共同进化以确保有效病毒RNA复制的新见解。正如作者所指出的,这些发现可能会导致开发抗病毒药物的新策略。
2019-10-04 05:20:01
人类科学
来自德国帕德博恩大学和罗斯托克大学的研究人员在“市场营销杂志”上发表了一篇新论文,该论文探讨了购买礼物如何通过天才品牌促进未来的品牌忠诚度。公司一直在寻找新的方式来吸引客户与他们的品牌,并建立深刻和持久的客户品牌关系。虽然礼品被认为是建立人际关系的有效手段,但它们也可以启动客户 - 品牌关系。购买礼品可以让客户深入了解天才品牌,并提升他们未来的品牌忠诚度。此外,与大多数营销的关系建立工具相反,鼓励客户的赠送行为不会引发任何可观的成本,而是产生即时回报。
2019-07-30 18:52:01
人类科学
来自清华大学和布朗大学的研究人员发现了一种简单的方法来大力推动湍流热交换,这是一种广泛用于供暖,通风和空调(HVAC)系统的热传输方法。
2019-08-02 05:46:01
人类科学
野火是自然灾害,随着气候变化而加剧。科学家此前曾描述过应对这些大火应进行哪些重大改变,包括适应景观上更多的大火,改变社区的设计方式,允许使用更多规定的火种以及诸如灌木丛和较小树木的稀薄燃料。
2019-10-04 05:22:01
人类科学
一份新的气候变化报告称,应对全球变暖将需要土地利用方面的重大变化。一个重要的变化可能是减少用于生产牲畜的土地数量 - 这意味着人们将不得不少吃肉。Francesco Cherubini喜欢问他的工业生态学学生今天最常用的土地是什么,几乎所有人都得到了错误的答案。
2019-08-12 07:14:01
人类科学
根据奥地利科学技术学院埃克塞特大学商学院的新研究,社会中过多的不平等可导致对公共产品和服务的破坏性缺乏,这可能使富人和穷人处于不利地位( IST奥地利)和哈佛大学。它发表在自然杂志上。虽然过多的不平等是有害的,但研究人员还发现,为了给公众带来最大的利益,并不总是需要完全平等。根据调查结果,群体内部的一些不平等实际上可以帮助确保每个人对群体做出充分贡献。结果可以帮助政策制定者确保持续支持税收,医疗保健和教育等公共产品和服务。
2019-08-15 13:15:01
人类科学
来自美国宇航局大气红外测深仪(AIRS)仪器的新数据显示,在巴西亚马逊地区,与大火相关的一氧化碳气体运动很高。这个时间序列描绘了2019年8月8日至22日海拔18,000英尺(5500米)的一氧化碳。随着系列的进展,一氧化碳羽流在亚马逊西北部地区生长,然后以更集中的羽流漂移到东南部。该国的一部分。
2019-08-27 09:29:01
人类科学
研究人员希望通过一项新的全国性调查得出的结论能够提供对跨国和非二元社区的更多见解,这些社区目前存在的数据很少 - 为加拿大所做的事情与十年前安大略省的类似调查一样。调查结果将为医疗保健和社会服务,公共政策和教育等近乎无穷无尽的领域提供信息。
2019-08-11 00:57:01
人类科学
莫里斯动物基金会资助的俄勒冈州立大学研究人员发现了非洲水牛基因组中与结核感染风险相关的区域。他们的发现也证明了宿主免疫反应与传染病传播之间复杂的相互作用。研究人员在与细菌感染免疫相关的基因附近发现了遗传密码变异的区域,并证明这些变异与结核抗性相关。该团队在“皇家学会学报B”上发表了他们的研究结果。
2019-09-20 05:29:01