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提速近10倍！基于深度学习的全基因组选择新方法来了******

　　近日，中国农业科学院作物科学研究所、三亚南繁研究院大数据智能设计育种创新团队联合多家单位提出利用植物海量多组学数据进行全基因组预测的深度学习方法, 可以实现育种大数据的高效整合与利用，将助力深度学习在全基因组选择中的应用，为智能设计育种及平台构建提供有效工具。相关研究成果发表在《分子植物（Molecular Plant）》上。

　　全基因组选择作为新一代育种技术，通过构建预测模型，根据基因组估计育种值进行早期个体的预测和选择，从而缩短育种世代间隔，加快育种进程，节约成本，推动现代育种向精准化和高效化方向发展。

　　统计模型作为全基因组选择的核心，极大地影响了全基因组预测的准确度和效率。传统预测方法基于线性回归模型，难以捕捉基因型和表型间的复杂关系。

　　相较于传统模型，非线性模型（如深度网络神经）具备分析复杂非加性效应的能力，人工智能和深度学习算法为解决大数据分析和高性能并行运算等难题提供了新的契机，深度学习算法的优化将会提高全基因组选择的预测能力。

　　该研究团队以玉米、小麦和番茄3种作物的4种不同维度的群体数据为测试材料，通过创新深度学习算法框架开发了全基因组选择新方法。

　　与其他五种主流预测方法相比，该方法有以下优点： 可以利用多组学数据开展全基因组预测；算法设计中包含批归一化层、回调函数和校正线性激活函数等结构，可以有效降低模型错误率，提高运行速度；预测精度稳健，在小型数据集上的表现与目前主流预测模型相当，在大规模数据集上预测优势更加明显；计算时间与传统方法相近，比已有深度学习方法提速近10倍；超参数调整对用户更加友好。

　　该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、海南崖州湾种子实验室和中国农业科学院科技创新工程等项目的支持。

学术支持

中国农业科学院作物科学研究所

记者

宋雅娟

中国科幻影视 驶向广袤蓝海******

　　《流浪地球2》《三体》等作品引发热议——

　　中国科幻影视 驶向广袤蓝海(文化市场新观察)

　　核心阅读

　　正在播映的《流浪地球2》《三体》等影视作品，引发热议。近年来一批科幻影视作品相继涌现，让人们看到这类题材作品，在世界观建构、价值观传递、故事情节设置、类型化探索、工业水平提升等方面取得的长足进步。国产科幻影视剧，正在不懈探索中驶向广阔无垠的蓝海。

　　今年春节期间，科幻题材影视作品成为人们关注的热点，无论是电影《流浪地球2》，还是电视剧《三体》，都引发了热烈讨论。

　　2019年电影《流浪地球》上映时，原著作者刘慈欣曾说：“从《流浪地球》开始，中国科幻电影正式启航了。”4年过去，《独行月球》《明日战记》《流浪地球2》《三体》等作品相继涌现，让人们看到这类题材作品，在世界观建构、价值观传递、故事情节设置、类型化探索、工业水平提升等方面取得的长足进步。国产科幻影视剧，正在不懈探索中驶向广阔无垠的蓝海。

　　科学顾问

　　赋予影视“历史的质感”

　　导演郭帆问：“您心目中比较理想的科幻片是什么样貌？”

　　刘慈欣回答：“如果我们的科幻片能拍得像未来的历史的话，那么它对我们的意义就更大一些。”

　　在电影里呈现出“历史的质感”，成为郭帆创作《流浪地球2》的目标，这对影片中科学理论和科学实践的真实性和完整性都提出了很高要求。喷射蓝光的行星发动机、洞悉一切的量子计算机、直冲云霄的太空电梯……《流浪地球2》中的“硬科技”元素让观众大呼过瘾。这些“硬科技”是由一系列严谨缜密的想象、设计、计算、推演得来的，多名中国科学院的科学家作为科学顾问，帮助影片完善世界观架构和视觉呈现效果。

　　科幻电影《独行月球》的片尾字幕，曾用单独一屏展示了“科学顾问”。该片导演张吃鱼透露，科学顾问从筹拍阶段就已经介入，“比如，返回舱起飞时，指挥口令倒计时最后念‘零’还是‘点火’？我们必须向专家求证。”

　　2020年，国家电影局、中国科协印发了被称为“科幻十条”的《关于促进科幻电影发展的若干意见》，提出对科幻电影创作生产、发行放映、特效技术、人才培养等加强扶持引导的10条政策措施，其中包括要建立促进科幻电影发展联系机制，建立科幻电影科学顾问库。随后，国家电影局和中国科协牵头建立科幻电影科学顾问库，并从航空航天、天文与物理等领域，聘请了一批两院院士、权威专家和优秀科技工作者，担任科学顾问库专家，为科幻电影剧本创作、影片拍摄等提供专业咨询、技术支持、科学把关等服务，不断提高我国科幻电影科技含量和科学魅力，不断扩大中国科幻的艺术感染力和文化影响力。

　　此外，2020年底，中国科普作家协会成立科学与影视融合专业委员会，这是我国首个由优秀科学家和电影人组成的跨界交流平台，第一批成员包括古生物学家汪筱林、恒星级黑洞首席科学家苟利军、计算数学家刘歆等科学家，以及陆川、郭帆、陈思诚等电影导演。

　　中科院计算技术研究所研究员王元卓是《流浪地球2》科学顾问团队中的一员，他为影片贡献了关键理论——人在回路，为影片中超级人工智能的诞生提供了科学概念基础。

　　“好的科幻影视剧一定要扎根于现有的科学认知。无论是对科技概念的认知，还是对事物发展规律的认知，都必须让观众感觉是有可能发生的，要设计出一个可信又完整的世界观。大到重要的科技概念体系的设计，科技产品、场景的科学解读，小到一些技术的名称、设备的外观，机构的名称、人物的职务、组织的架构等。”王元卓说。

　　电视剧《三体》总导演杨磊介绍，创作团队在前期花费了3个多月的时间采访射电天文、天体物理、纳米技术、粒子对撞等各个领域的科学家。

　　有评论家认为，来自科学家的专业意见为科幻影视剧插上了科学的翅膀，让这些作品更加具有现实观照性。从这些作品开始，国产科幻影视剧真正踏上了具有科学理论支撑的旅程，这无疑将让艺术创作的脚步走得更远更扎实，当观众围绕这些作品中的理论、现象展开讨论时，也会受到更多来自科学的滋养。

　　科技发展

　　支撑高工业级别的大片

　　1月30日，中核集团“喊话”《流浪地球2》的一条微博引发关注。“#流浪地球#你们尽管想象，我们负责实现。”微博海报上“我们致力于将科幻变为现实”的壮语，透露出科幻影视作品对科学技术进步的驱动力。随后，中国航天科技集团、中国建筑、中国石油、中国石化等“国家队”纷纷加入这次“喊话”的行列。“大国重器”的联动，令人感佩中国科技不断提升的决心。

　　曾经，中国的科幻影视作品成本较低，构想相对简单，影响力也有限。

　　《流浪地球2》上映后，郭帆说，他对于拍摄高工业级别的大片更有底气了。这份底气，一方面来源于近年来我国航空航天科技的发展，为国产科幻影视剧的创作提供了土壤和支点。“观众经常看到航天员出舱、中国空间站建设等新闻，所以电影中呈现这些科技成果的时候，观众会相信这是我们可以做到的。”

　　底气的另一部分，则来源于我国近年来生产制造业水平的大幅度提升和新技术的应用，为科幻影视作品的创作生产带来的全新的技术手段。

　　郭帆举例说，在创作《流浪地球》时，很多特殊道具的制作要学习国外团队。“而《流浪地球2》里95%以上的道具，从车辆到外骨骼装甲，不管是硬质的还是软质的，全部都是我们自己去完成制作的。这有点像是‘弯道超车’，不是说我们一下就超越了好莱坞几十年的积累，而是我们的进步是建立在中国科技发展的基础上的，是符合发展规律的。”

　　是否能做好生物视效，是衡量特效水平的直接标志。据了解，在《独行月球》里，金刚鼠刚子的总镜头量占到全片特效镜头的20%，很多镜头持续做了一年多。其中刚子咬了一口饼干，身后背景变成了大草原的镜头，就迭代了非常多的版本，耗时11个月。

　　建设一套完备的电影工业体系，不光需要设备和技术，更在于流程和标准。《流浪地球》拍摄完成后，郭帆工作室和北京电影学院联合成立了电影工业化实验室，致力于建立和完善电影工业的标准化管理和运作流程。“经过这几年的努力，我们追求的目标不再是单一镜头做得多么精美，而是有流程管理地去完成几千个相对水平不错的镜头制作。”郭帆说。

　　科幻影视剧的热播，也映照着中国科技的蓬勃发展。

　　“科幻是基于科学的幻想，科技是科幻的基础，科幻是科技的未来。面向未来思考，也许科幻将来会变成现实。”杨磊说，“比如制造《流浪地球2》里的太空电梯，需要《三体》中物理学家所研究的纳米材料。我们从国家纳米科学中心了解到，这种材料是真实存在的，如果未来能够量产，也就意味着太空电梯将成为现实。可以说，科幻影视作品本身就提振了我们的信心。”

　　许多观众在看完《流浪地球2》和《三体》后对作品中的科学设备、理论展开了讨论，有的还提出了质疑。南方科技大学教授、科幻作家吴岩认为，这种交流、碰撞有利于科学普及和传播，“科幻题材的影视剧在客观上普及了科学知识，提升了公众对科学的兴趣，提高了公众的科学素养。”

　　吴岩表示，科幻影视作品本身也有助于对电影技术的革新。“比如詹姆斯·卡梅隆拍摄《阿凡达》，用十几年时间摸索出了3D拍摄技术，此后，3D拍摄技术在世界范围内得到了普及。我们有理由相信，未来在中国科幻影视作品的创作中，也有可能诞生新的拍摄技术，从而推动影视科技的进一步发展。”

　　科幻文化

　　拓宽人类思考的疆域

　　《流浪地球2》上映后，一名小观众写信给王元卓：“电影里的人类科技已经十分发达了，笨笨这样的机器人非常智能，为什么不让它们去月球，而是让那么多宇航员去呢？”

　　王元卓在回信中写道：从现实设定来讲，要在很短的时间内完成任务，只有经过高强度训练的人才有可能胜任，而人工智能尚未发展到相应水平；更为重要的在于，电影是要有情感、有矛盾、有冲突的，如果任何任务都可以由机器人去完成，那么就看不到人的情感流露了。

　　对于科幻影视剧来说，科技应当扮演什么样的角色？科学技术和故事情节之间如何达到平衡？采访中，专家和创作者们一致认为，科幻影视作品不是科学纪录片，它需要幻想设定，最终服务于故事情节的发展。

　　“科技不能成为剧情的绊脚石，更不能束缚影视剧的情感表达。”王元卓说。4年前，王元卓因其为女儿手绘的《流浪地球》讲解图而走红网络，几年来，他创作的《科幻电影中的科学》系列手绘科普图书已出版3部。他觉得，《流浪地球2》是在全球视角下的大片，“在这样一个宏大的世界观的设定下，中国人不但有话语权，有主导力，还有责任和担当，这一切是让观众感到非常振奋的真正原因。”

　　郭帆表示，《流浪地球2》希望传递出的是中国人对“团结”的渴望和坚守，“在科学技术的包裹下，这部电影传递出了中国人的价值观。中国科幻电影要植根于中国文化，再结合我们今天的技术去完成中国式的表述，这才是属于中国人自己的科幻电影。”

　　科幻影视剧的视觉化呈现，也为人们更好地走近广义的科幻文化拓宽了渠道。“科幻文学为科幻影视剧的创作提供了丰饶的土壤，但阅读科幻文学需要很强的想象力，容易让普通读者望而却步。”《三体》总编剧田良良说，“影视剧就是打开更广阔的科幻文学、科幻文化的钥匙，它能够通过视觉化呈现，把复杂的理论和故事变得更容易理解，让更多人愿意走近科学的世界，进而拓宽人类思考的疆域。”

　　专家表示，当前，中国科幻影视作品的创作还处于起步阶段，规模化发展仍然不足。随着综合国力的增强、科学技术的发展、电影市场的进一步繁荣，有理由相信，中国科幻影视作品的发展将迎来更加百花齐放的春天，在世界科幻影视作品之林书写自己的传奇。(本报记者 刘 阳)

　　(来源：人民日报 2023年02月03日 第10版)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）