食物生產對氣候和環境造成龐大負擔，極端天氣事件帶來的農作物損失威脅著全球持續性的增長人口的糧食安全。世界資源研究所(WRI)→的最新報告顯示，為了應對未來的人口需求，我們必須提高生產效率，同時又不能增加對資源和土地的壓力。

WRI的營養專家兼報告合著者珍妮特蘭加納坦(Janet Ranganathan)指出，為了滿足未來人口對食物的需求，我們現今的生產水平與2050年的需求相比存在50%的差距。為了實現這一目標，農業必須邁向更具創新性的前沿，同時告別對自然生態系統的剩餘依賴。

在應對這一挑戰的眾多方法中，利用現有土地生產動物飼料和人類食用植物是一種解決方案。然而，這需要實現全球普遍素食，這在實際操作中並不切實際。這時，人工智慧成為了一個重要的因素。

究竟抗旱稻田會在不久的將來實現嗎？

科學家希望運用人工智慧和CRISPR-CAS9基因剪刀技術，開發更節省資源、高產量的耐候超級培養物。通過基因編輯，他們能夠修改植物的基因，使其能夠在更為極端的環境下提供更高的產量。

水稻成為這項實驗的理想對象，一種名為IR64的新品種，通過基因改造變得更具抗旱性，使其在乾旱情況下的水需求減少了40%。儘管母株在一週未灌溉的情況下死亡，但一半的改良植物卻成功存活。

基因剪刀：是革命還是危險？

基因組編輯與傳統基因工程有著本質上的區別。德國馬克斯·普朗克學會的生物學家Detlef Weigel指出：“它實際上取決於自然過程，但它大大減少了突變過程的隨機性。”相比大多數基因改造產品，基因編輯採用植物自身的DNA進行遺傳密碼的修改，而不是引入外源性DNA。透過特殊酶的作用，可以刪除、交換或重複植物中的基因。

雖然自然雜交需要數十代繁殖才能實現單一基因的轉移，基因編輯只需數月，並且在測試階段僅需數年。

人工智慧如何提供協助？

隨著作物優化程度的降低，改進變得更為容易。因此，CRISPR為尚未達到工業規模的老品種提供了極大的潛力。

例如，小米、單粒小麥和尤卡已展現出對氣候變化更強的抵抗力，但使其大規模生產仍處於初步階段。

新創公司Phytoform的執行長William Pelton表示：“我們可以迅速將這些作物引入農業實踐，從而開始實現我們食物系統的多元化。”

Phytoform正在嘗試運用人工智慧識別基因中更多的優化機會。他們的演算法能夠迅速處理大量資料，這是個醫者所不能及的速度。這項技術已發展到一些演算法能比人類更好地理解DNA數據集。

“因此，它能夠開始發現重複的區域，進而開始提煉出有意義的改變，”佩爾頓解釋道。“當然，這意味著它能理解DNA，同時提出影響結果的可行改變。”

Phytoform目前正在研究一種在受損時不會變色的馬鈴薯，這可能減少馬鈴薯的浪費，同時仍然保持可食性。此外，他們還在研究羽扇豆，這種作物在營養價值和蛋白質含量上優越，有望更廣泛地應用於植物性肉類。Phytoform的演算法正在致力於提高農作物產量並解決品質問題。

世界為基因剪刀做好準備

全球各地對基因編輯植物的研究進展迅速。儘管2011年的專利數量有限，但到2019年，這一數字已接近2,000項，其中大多數來自私營企業或公共研究機構。

隨著美國、中國以及跨國公司對這一技術的大規模投資，預計本世紀末將形成一個數十億美元的市場。

在歐盟，基因編輯作物被歸為基因改造作物，因此受到嚴格監管，儘管支持者表示，更準確的定義應該是新型育種方法而非基因操作。

與此同時，在美國、中國和許多拉丁美洲國家，基因編輯作物無需標明基因改造，並將在未來數年內投放市場。印度最近也放寬了相關監管。然而，無論規定如何，無論新方法有多先進，傳統育種在全球人口養活方面仍將發揮著至關重要的作用。