未來，是農(nóng)業(yè)信息化的時(shí)代，本文將討論種子和特征研究變革方面IT系統(tǒng)的角色轉(zhuǎn)變、智能IT系統(tǒng)如何加快跨產(chǎn)業(yè)合作的決策和機(jī)遇、以及農(nóng)業(yè)的未來將會(huì)如何發(fā)展。
生物技術(shù)、育種和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步
過去40年來，美國的玉米產(chǎn)量翻了一番，主要是由于栽培品種的改善，它利用了土壤管理方面的農(nóng)業(yè)進(jìn)步并增加了種植密度。通過生物技術(shù)特征、培育和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的共同進(jìn)步，生物技術(shù)的發(fā)展能幫助農(nóng)民在2030年以前再次實(shí)現(xiàn)玉米、大豆和棉花產(chǎn)出加倍。
農(nóng)業(yè)公司利用適應(yīng)特殊環(huán)境地區(qū)的多種特征和特點(diǎn)繼續(xù)開發(fā)種子產(chǎn)品。保證進(jìn)一步改善產(chǎn)量和應(yīng)力特征（比如提高抗旱能力）、更好地使用作物氮肥和更廣的光譜昆蟲預(yù)防。育種方法（比如分子標(biāo)記和測(cè)序）的突破性進(jìn)展保證高產(chǎn)品種，針對(duì)合成種子產(chǎn)品的最優(yōu)管理實(shí)踐保證額外的收益率上漲。
信息：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的心臟
信息對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)至關(guān)重要，從開發(fā)新型雜交和變種產(chǎn)品到為了在收獲時(shí)節(jié)獲取價(jià)值而把產(chǎn)品放置到正確的管理領(lǐng)域。為所給農(nóng)田選擇正確的產(chǎn)品，需要種質(zhì)資源特性和產(chǎn)品整體性能方面的準(zhǔn)確信息。企業(yè)必須給農(nóng)民提供更多有關(guān)特征、產(chǎn)品性能和農(nóng)藝實(shí)踐適應(yīng)性的信息。
為管理環(huán)境區(qū)域推薦合適的產(chǎn)品需要分析很多變量（比如土壤類型、排水模式、以往產(chǎn)量、害蟲壓力、疾病壓力等）。這類分析需要企業(yè)搜集精確環(huán)境規(guī)模的產(chǎn)品性能信息，并把這個(gè)信息轉(zhuǎn)化成對(duì)農(nóng)民的建議。
新產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)變成了一場(chǎng)整合利用產(chǎn)業(yè)研發(fā)途徑和產(chǎn)業(yè)合作伙伴所給大量信息的比賽。市場(chǎng)的成功與研究信息到產(chǎn)品決策的轉(zhuǎn)化效率和準(zhǔn)確性有直接聯(lián)系。因此，IT系統(tǒng)值得重大投資，是公司競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素。
生物技術(shù)和培育的途徑
生物技術(shù)的特征和種質(zhì)資源本土化的需求，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)研發(fā)途徑的發(fā)展在整體形式上跟制藥行業(yè)類似，不同階段會(huì)做出不同的產(chǎn)品改善決策。在各個(gè)階段，候選產(chǎn)品被逐一剔除，只剩下最有前景的產(chǎn)品進(jìn)入下一階段。為了保證未來商業(yè)產(chǎn)品能滿足客戶需求，后續(xù)階段的測(cè)試越來越嚴(yán)格。
幾千位科學(xué)家在高通量產(chǎn)品開發(fā)和評(píng)估途徑中處理信息，以農(nóng)業(yè)科技公司孟山都為例，其有兩個(gè)主要途徑，一個(gè)針對(duì)生物科技，另一個(gè)針對(duì)育種。生物科技途徑為抗蟲性、除草劑耐性和抗寒性等特征開發(fā)新的基因。培育途徑是利用適應(yīng)全球特殊地理區(qū)域的本身優(yōu)質(zhì)基因，來創(chuàng)造種質(zhì)資源。
IT系統(tǒng)促成全球育種種質(zhì)資源交換，種子切片、基因分型分子標(biāo)記等自動(dòng)化和技術(shù)進(jìn)步需要IT系統(tǒng)管理分析和解讀例如在生物科技途徑中，每年基因組學(xué)和分子生物工具被用于選擇和描繪幾千種基因。該途徑由一系列步驟組成，包括基因提名、測(cè)序、克隆、轉(zhuǎn)化、溫室和田野測(cè)試。每個(gè)步驟包括綜合實(shí)驗(yàn)室和田間工作共同提供的有關(guān)基因功能和質(zhì)量的所有信息。
目前，孟山都經(jīng)營世界上最大的大田測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，每年把種子種植在全球數(shù)以千計(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)，大量收集每個(gè)出產(chǎn)作物的特征信息(比如產(chǎn)量、水分含量、作物高度、疾病反應(yīng)等)，每年還在不同地方進(jìn)行多次評(píng)估。
通過分析，在最適應(yīng)本土的種質(zhì)資源中，生物技術(shù)和培育途徑發(fā)展出的產(chǎn)品進(jìn)行整合，創(chuàng)造出帶有感興趣新基因的高級(jí)產(chǎn)品。大規(guī)模開發(fā)新型生物技術(shù)產(chǎn)品和評(píng)估產(chǎn)品性能，只有先進(jìn)IT系統(tǒng)才能夠完成。
IT途徑
發(fā)現(xiàn)和商業(yè)化新型基因改良產(chǎn)品需要10到15年，這個(gè)過程要求標(biāo)準(zhǔn)化流程和規(guī)范化測(cè)試來驗(yàn)證性狀表現(xiàn)和農(nóng)場(chǎng)價(jià)值。為了編排這個(gè)多步驟、多階段、多年、相互依存的評(píng)估過程，IT系統(tǒng)必須模擬這個(gè)途徑，這樣候選產(chǎn)品才能被跟蹤和優(yōu)化容量、分析結(jié)果和解讀、并全程保證合規(guī)。
IT系統(tǒng)是把科學(xué)突破轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的核心部分。例如，十多年前能夠準(zhǔn)確標(biāo)記感興趣基因的分子標(biāo)記技術(shù)的突破，引發(fā)了新基因編入到適合種質(zhì)的巨大變化。這種變化只能通過IT系統(tǒng)大規(guī)模創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)建立了高通量、高容量DNA基因分型實(shí)驗(yàn)室，自動(dòng)挑選最優(yōu)背景下的興趣基因作物優(yōu)化工作流程，并且把這些工作流程整合到全球培育途徑的巨大背景中。
大多數(shù)公司的研發(fā)途徑，依靠結(jié)合第三方以及在各途徑整合工作流程步驟信息的高度定制專有IT系統(tǒng)。
這個(gè)新IT模型使得新興研發(fā)需求和突破，快速轉(zhuǎn)變成工程軟件解決方案。該方案通過標(biāo)準(zhǔn)化工作流程步驟、自動(dòng)化信息生產(chǎn)和分析、使用標(biāo)準(zhǔn)算法的工業(yè)化創(chuàng)新應(yīng)用，來推薦最優(yōu)種子放置決策。
跨產(chǎn)業(yè)合作
通過高通量途徑支持信息生成和整合信息，使得智能IT系統(tǒng)得以完成大范圍和大規(guī)模上的任務(wù)，如DNA測(cè)序規(guī)模每天能生成太字節(jié)信息。此外，預(yù)測(cè)每2到3年指數(shù)就會(huì)增長。把這些數(shù)據(jù)變成信息需要分析復(fù)雜的DNA測(cè)序，并把這個(gè)信息和其他基因功能信息結(jié)合來界定新標(biāo)記和基因。
面對(duì)這些挑戰(zhàn)，應(yīng)該會(huì)要求最優(yōu)基礎(chǔ)設(shè)施，包括專業(yè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)、最優(yōu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和支持全球運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)。孟山都和測(cè)序設(shè)備生產(chǎn)商、大學(xué)、專業(yè)硬件生產(chǎn)商和大型IT企業(yè)建立了合作，來處理測(cè)序信息的生成和分析，幫助持續(xù)改良種子的交付。
信息：下一個(gè)農(nóng)業(yè)前沿
農(nóng)業(yè)正走在獲益于IT創(chuàng)新這個(gè)激動(dòng)人心和充滿動(dòng)力的機(jī)會(huì)關(guān)口。2030年前產(chǎn)量翻倍所需的下一代種子創(chuàng)新，取決于產(chǎn)業(yè)能多高效地收集、分析和利用信息爆炸為研發(fā)和農(nóng)場(chǎng)決策提供支持。
下一代生物科技和育種試驗(yàn)，使農(nóng)業(yè)投入優(yōu)化變得更加可行。通過減少農(nóng)藥、殺蟲劑、殺真菌劑和化肥的使用降低農(nóng)業(yè)的環(huán)境影響，通過與農(nóng)業(yè)機(jī)械和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)進(jìn)步相結(jié)合，農(nóng)民能夠更好地開墾原有或更多畝田地。
種子公司、IT供應(yīng)商及其他農(nóng)業(yè)關(guān)鍵企業(yè)需建立新型合作，從而把尖端IT技術(shù)引向產(chǎn)品開發(fā)途徑和農(nóng)場(chǎng)。