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4组“豪杰”揣新招 角逐玉米杂种优势预测总决赛

发挥群众智慧,谋求创新突破

核心提示: 12月23日,首届玉米杂种优势预测挑战赛 “e-Maize Challenge”冬令营暨总决赛在我校作物遗传改良国家重点实验室举行,4支队伍脱颖而出应邀参加最后冠军的角逐,带着发展的新算法,对玉米杂交组合的表现进行精准预测。

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玉米杂种优势预测挑战赛总决赛在第二综合楼举行

南湖网讯(记者杨思琪 晓齐)如何利用基因组学数据和创新性数据分析方法,直接从基因型精准预测具有强优势表现型的杂交组合,是作物育种中一个期待突破的挑战。而机器学习等新技术手段的出现,为这一科学问题提供了颠覆性突破的可能。

日前,我校严建兵教授联合清华大学鲁志教授课题组联合发起了玉米杂种优势预测挑战赛,赛事由安徽丰大种业慷慨赞助,冠军奖金十万元,面向全球征集群众智慧,发展新的算法,有效整合海量的组学数据,对玉米杂交组合的表现进行精准预测。

来自中国、美国、欧洲等地的20余支团队揭榜应征。经过初赛、复赛、决赛等三轮“PK”,对算法精确性、稳定性、通用性三轮数据检验,4支队伍脱颖而出应邀参加最后冠军的角逐。

12月23日,首届玉米杂种优势预测挑战赛 “e-Maize Challenge”冬令营暨总决赛在我校作物遗传改良国家重点实验室举行。清华大学鲁志教授、古槿研究员,大连理工大学张超副教授,中国石油大学王健副教授,我校严建兵教授、章元明教授、陈玲玲教授担任本次比赛的评委。

首先,严建兵介绍了本次比赛的背景。他说道,本次挑战赛的数据来源于我校玉米课题组与合作伙伴研究获得的庞大非公开数据,他们通过13年连续不断的努力,创造了1600多个自交系并获得6000多万个标记信息,通过优选30个代表性测验种,进一步创造了6000个杂交种,通过多年多点的田间实验得到大量表型数据,希望利用这些数据,来预测剩下的没有进行表型测定的4万多个杂交种的表型。本次挑战赛释放了其中部分数据,希望选手们利用给定数据建立模型来对玉米杂交组合的表现进行精准预测。“这是科学家与种业公司的共同梦想,也是作物遗传育种领域待解的百年难题。”严建兵表示,本次挑战赛既是比赛,更是科学研究的创新实施方式。希望能通过挑战赛发动群众智慧、广交各路英雄,发展出创新性的解决科学难题的方法。

紧接着,进入总决赛的4支队伍代表通过限时20分钟的报告阐述各自算法奥秘。

第一组展示的是来自德国波恩大学的邰欢欢博士和博士毕业于康奈尔大学刚刚入职美国罗格斯大学(Rutgers University)数学系助理教授的吴辰熙博士组合。邰欢欢梳着齐耳短发、带着框架眼镜,介绍时语速平稳,思路清晰;而站在一旁的搭档吴辰熙在冬日只穿着一件不太平整的短袖衬衫,频频搓手,似乎有点紧张,但这个大男孩一讲起自己的算法时却语速飞快、自信坚定,双目炯炯有神。他们介绍了运用的五种满足预测需求的模型。其中的算法被评委们评价,“已经把机器学习用到了极致”。

第二组,来自吉林大学和美国华盛顿州立大学联合培养的博士生董海潇由于身在美国未能来到现场,由他的同事周姚博士代为介绍。他们的研究在传统遗传学的基础上进行了大胆创新,在混合线性模型基础上充分利用了贝叶斯回归对亲本特征向量进行了解析。

第三组选手是在上海一家企业担任生物信息主管的李傲博士。他利用工作业余时间,在没有充足计算资源的前提下,巧妙了利用两步算法,大大降低了问题复杂性,只用一台配置不高的电脑就在较短时间内解决了预测问题,运算速度最快。

最后一组是来自中国农业大学姜淑琴和闫军两位在读博士生搭档。这个搭档既有北大、清华、中国农大的规范科研训练,又在华大基因等企业工作过,有作物育种、生物信息等方面工作经验。他们创新性使用了Gradient Boosting的算法让损失函数在其梯度的方向上下降,继而对模型参数进行网格式调优。他们对整个要解决的问题考虑最为系统和周密,提出的解决方案也有明显创新性。他们的指导教师青年千人入选者王向峰教授更是亲临现场助阵。

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参加总决赛的选手与评委、活动组织人员共享思维盛宴

经过评委会讨论和投票,最终姜淑琴与闫军组合摘得冠军并获得十万元奖金,董海潇与李傲取得优秀奖,各获得一万元奖金。

清华大学鲁志教授肯定了选手们的才华与创新,并总结了每一组的优缺点。他指出,董海潇基于标记的PCA分析以及后面的贝叶斯分析上做了很多细致的考虑;李傲在有限的计算资源上实施了很多创新性的想法,分为两步对数据进行简化非常值得借鉴;姜淑琴和闫军进行了较为全面的考虑,预测结果最为稳健;邰欢欢与吴辰熙则有扎实的数学功底,将机器学习的分析方法发挥到了极致,但对生物学问题了解略微不足。

 “年轻人充满想象力,非常优秀。通过举办挑战赛,我们成功发动群众智慧,结识一批青年才俊,通过交叉和融合,为解决百年难题提供了一系列非常有价值的思路”,严建兵表示,“我们将和参赛选手优化组合、深度合作,力争为杂种优势预测这个世纪难题往前再推一步”。

责任编辑:兰涵旗
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