国内首款“庄稼医生CT机”走进田间地头 手持设备照一照 30秒诊断庄稼病

湖北日报全媒记者　张歆

通讯员　张勇勇

板砖大小的手持设备往农田照一照，30秒内，农作物病虫害情况便一目了然，即便病虫害处于初发阶段，也逃不过设备的“法眼”。

5月12日，湖北日报全媒记者从湖北光谷实验室获悉，基于华中科技大学武汉光电国家研究中心唐江、高亮团队胶体量子点短波红外成像芯片原创成果，实验室“双聘”研究员王凡团队研发的“庄稼医生CT机”已进入小试，它专在田间地头诊断植物的病症，更为难得的是，设备成本低廉、使用便捷，农民伯伯也可轻松操作。

立志将病虫害扼杀在摇篮里

王凡主要从事人工智能辅助农药分子设计研究，就职于华中师范大学绿色农药全国重点实验室。研发农药多年，他对行业理解深刻——要造好药，更要用好药。

病虫害在潜育期时，最少的药、最低的成本、最绿色的手段可取得最佳防控效果。但染病早期，农作物从内部发生变化，外部几乎不显症，叶片仅局部褪绿、微小斑点或轻微卷曲，加上光线、露水、雨水等干扰，极易被忽视。此外，农户难以识别病虫害发展程度，保险起见，农药用量只增不减，农残超标而不自知。

可否有一种技术，帮助农户识别病虫害，早发现、少打药，将病害扼杀在摇篮里？五年前，王凡就在寻找可行的技术路径，彼时，农作物病虫害早期识别多使用化学探针，使用流程复杂，操作专业设备，农户使用难度大，推广困难。

在一次学术交流活动上，王凡了解到武汉光电国家研究中心研发的胶体量子点短波红外成像芯片，这款视觉芯片宛如“暗夜之眼”，拨开了王凡心中的云雾。

短波红外成像是一种能够探测900纳米至1700纳米范围光信号的成像技术，具有穿云透雾、材料识别等特殊能力，广泛应用于半导体检测、地质勘探、激光光束分析等各个领域。但核心专利都在国外，短波红外相机均价高达25万元，短波红外芯片一枚也超过万元。

2022年6月，唐江、高亮团队研发的国内首款量子点短波红外成像芯片，性能可媲美国外商用铟镓砷的短波红外芯片，成果入库湖北省实验室亮点科技成果库。基于此芯片研制出的国内首款量子点短波红外相机，量产后，成本将降低至国外的1％。

设备可识别十余种作物病害

“可见光‘看’外表，短波红外‘看’内部，两种技术综合‘诊断’，实现农作物早期的细微变化捕捉和病虫害的定量识别。”王凡介绍说，和唐江、高亮团队交流后，研发很快提上日程。胶体量子点红外成像芯片让田间“CT机”有了“眼睛”，但它还需要“大脑”，王凡将多年里积累和搜寻的几十万张病虫害图片和诊疗方案悉数拿出，训练多模态模型，最终构建出农作物“识别—诊断—用药推荐”的全流程闭环，可识别小麦赤霉病、水稻纹枯病、黄瓜霜霉病等十余种作物病害。

目前，技术已获得湖北光谷实验室概念验证项目支持，在田间开展小试。团队计划在明年前研发出手机大小的智能终端，让产品走向田间地头，农户在田地里随机拍摄图片，上传后即可立马获悉农作物病虫害情况，实现按需给药，促进农药的减量增效。

据悉，胶体量子点短波红外成像芯片技术是光谷实验室在基础科学研究领域产出的代表性成果之一，此次应用是首次在农业领域拓展应用场景。

自2021年2月成立以来，光谷实验室以国家和湖北经济社会发展的重大战略需求为导向，始终锚定光电子领域基础研究，主攻光感知方向，拓展光计算（光互连）、光存储等前沿探索方向，已形成涵盖基础科学研究、应用研究和前沿探索的完整研发体系，已在胶体量子点短波红外相机、拥有超长寿命颠覆传统存储介质的玻璃多维存储技术、无人机视觉感知系统、硅基光电融合集成芯片等硬核科技方向产出一批重大成果，并孵化一批光电子企业。