解決方案
大豆育種傳統上意味著種植龐大的試驗族群,並等待數個季節才能得知哪些雜交奏效——緩慢、耗地且昂貴。先正達(Syngenta)由Joseph Byrum領導的大豆研發團隊在其「透過進階分析實現良好成長」(Good Growth Through Advanced Analytics)計畫下,將育種重新定義為一項決策問題:在投入資源之前,先以數學挑選最佳策略。
該團隊打造了四項作業研究工具,分別對應育種流程的各個階段。性狀導入(trait introgression, TI)與育種專案負責人(breeding project lead, BPL)工具讓每位專案負責人能比較轉移有利性狀的各種替代策略,反覆迭代,直到某項策略顯示出以最低成本與時間達成高成功機率的可能。產量試驗設計(yield trial design, YTD)優化器與資料品質車(data quality cart, DQC)工具則改善了田間試驗的設計,以及品種選拔與推進至商業化的品質。
此方法提升了遺傳增益——準確度、選拔強度、遺傳變異與世代時間——且未使用更多土地、水或投入資材。2015年,先正達贏得Franz Edelman獎,擊敗包括IBM、美國國防後勤局(Defense Logistics Agency)、Ingram Micro,以及美國陸軍/桑迪亞(Sandia)團隊在內的入圍者——對一家農業公司而言,在通常由國防與科技領域主導的獎項中,這是一項引人注目的勝利。
成果
在種下任何一列作物之前,先為每一項育種策略評分
奏效原因
育種具備作業研究天生擅長處理的結構:依序的階段、不確定的結果,以及代價極高的試驗。
每項工具都針對特定的育種流程階段,因此效益在設計、開發與評估各環節中層層累積。
專案負責人能在電腦模擬中比較策略,而不必在田間為失敗的雜交付出代價。
該計畫以金錢衡量自身成效:2.87億美元的成本避免與15億美元的投資組合價值,讓其立論無從辯駁。
可應用之處
任何具備階段、機率與昂貴試驗的流程,都是優化問題——即使是從泥土裡長出來的也一樣。在為實驗花錢之前,先為決策建立模型。
後續發展
這些工具在2012年至2016年間為大豆研發帶來超過2.87億美元的成本避免,並提高了交付價值逾15億美元投資組合的機率。先正達隨後啟動一項多年計畫,將大豆工具調整應用於其所有主要作物,並衍生出先正達作物挑戰賽(Syngenta Crop Challenge),以群眾外包方式將分析人才引入農業。
追溯依據
參考來源
- The winner of the 2015 INFORMS Edelman Prize for Analytics will surprise you Science Codex · sciencecodex.com ·
- Syngenta Wins 2015 INFORMS Franz Edelman Award Seed World · seedworld.com ·