智能育种机器人实现温室作物全自动化育种，助力粮食安全新范式

중국과학원 자동화연구소와 생물유전 및 발달연구소는 현대 온실 작물의 육종 및 종자 생산 과정을 획기적으로 가속화하는 전자동화 시스템과 로봇을 공동 개발했다. 이 연구는 8월 11일 과학저널 셀(Cell)에 ‘토마토 꽃형태를 공학적으로 설계해 로봇 교배 및 빠른 육종을 가능하게 한다’는 제목으로 게재됐다. 이는 생물기술(BT) 기반, 인공지능(AI)으로 촉진하고 로봇이 실질적인 노동을 수행하는 ‘BAR(생물-인공지능-로봇)’ 육종 모델의 실현을 의미하며, 기존의 수작업 중심 육종 방식의 한계를 극복했다. 특히 이식작물(예: 호박, 양배추류)과 자가수분작물(예: 토마토, 밀류) 모두에서 꽃의 수분 과정을 자동화하는 데 성공했다. 연구팀은 미세한 꽃부위를 정확히 인식하고, 유연하게 작동하며 온실 내 정밀한 위치 정착을 가능하게 하는 AI 기반 기술을 개발했고, 자가수분작물의 경우 분자육종 기술을 활용해 꽃술이 외부로 노출된 불임계를 설계했다. 이를 기반으로 개발된 육종 로봇은 베이징의 첫농翠湖공장에서 실증 운영됐다. 로봇은 꽃술 인식 정확도 85.1%, 한 개 꽃당 수분 소요 시간 13초, 한 번의 순찰에서 77.6%의 성공률을 기록했으며, 24시간 연속 작동이 가능하다. 결과적으로 이식작물의 경우 로봇의 수분 효율은 인간과 유사했고, 자가수분작물에서는 오히려 인간보다 높은 효율을 보였다. 이는 육종 주기를 단축하고 비용을 대폭 절감하며 기후 변화에 적응하는 새로운 작물 개발을 가능하게 한다. 연구팀은 로봇의 모든 부품을 국내에서 개발·제조해 국산화를 완료했고, 향후 표형 모니터링, 자동 수확 등 농업 전주기 자동화로 확장할 수 있는 기반을 마련했다. 이번 연구는 AI for Science의 실현 사례로, 농업의 디지털 전환과 식량 안보에 기여할 전망이다. 중국과학원 자동화연구소 양명하 부연구원과 생물유전연구소 츄차오 연구원이 각각 공동 제1저자 및 통신저자로 참여했으며, 다수의 대학원생과 협력 연구자들이 기여했다. 연구는 중국과학원, 국자연금, 광시성 주요 연구개발 계획 등에 의해 지원됐다.