気候変動により、雑草、昆虫、植物病原体が増殖しやすい条件が生まれ、農業に大きな被害をもたらしています。その被害は、年間で作物の最大40%に及びます。
環境に害を与えずに作物を守る革新的な解決策が急務となっています。高コストと長期にわたる開発期間のため、生産者は旧式の製品に頼らざるを得ない状況です。
人工知能は画期的な技術であり、新たな作物保護ソリューションの開発期間を短縮し、その効率性と有効性を高めるものです。
貪欲な甲虫、巨大な雑草、そして急速に増殖する菌類。気候変動により、世界中の農地で雑草、昆虫、植物病原体が繁殖しやすい条件が生まれています。なぜこれが重要なのでしょうか。
約作物の40%が、新たな害虫や、従来の作物保護処理に耐性を持つ頑強な種によって、毎年失われています。この損失率は、農場から市場に届かない膨大な量の切実に必要な食料と、端的に言えば損失を被る生産者の存在を意味します。
地球環境を損なうことなく、世界の食料供給網と生産者の生計を守るためのイノベーションが必要です。人間と同様に、植物も病気になります。菌類、甲虫、雑草のいずれであれ、周囲に害を及ぼすことなく病気の原因を取り除くことが、農業の生産性においてすでに変化をもたらしているデジタル革命における次の重要な一歩です。
植物害虫は、環境の変化に適応してきましたし、現在も適応し続けており、農業に壊滅的な影響を及ぼしています。作物保護処理に対して耐性を獲得した植物害虫について多く語られていますが、害虫は繁殖の成功に影響を与えるあらゆる変化に適応しうることも分かっています。
環境変化に適応する植物害虫の例としては、輪作に対するトウモロコシ根切虫の適応（北米）、パナマ病の影響によるグロスミッシェルバナナの栽培の消滅（中米）、そして手作業による除草を何世代にもわたって受けた結果、稲の姿に似せた姿となり検出を逃れるようになったイヌビエの適応（アジア）などがあります。稲の姿に擬態するヒエそのため、手作業による除草を何世代にもわたって受けた結果、検出を逃れるようになった事例です。
気候変動は、作物とその害虫が生息する環境に影響を及ぼすため、害虫がこうした変化にすばやく適応し、その管理に新たな課題を生み出すと予想されます。
気候変動と深刻化する作物害虫の脅威
気温の上昇と二酸化炭素濃度の上昇により、一部の雑草が作物と競合する能力が高まり、植物病原体がもたらす脅威が増大します。気温の上昇は、環境条件がより好ましくなるにつれて、害虫の世代交代を増やし、新たな地域への分布拡大につながります。
こうした状況が進行する中、新たな作物保護化学物質を市場に投入するまでの期間は長くなり、コストも増大しています。イノベーションへの障壁により、新たで安全かつ効果的な製品が切実に求められている一方で、生産者は何十年も前から市場にある製品を使い続けざるを得ない状況です。
生産者に手頃な価格の解決策を提供し、気候変動がもたらす課題に対応するため、新たな作物保護化学物質の発見と開発を加速させなければなりません。
AIは医薬品の発見に革命をもたらしています。同じことを作物保護化学物質の発見と開発においても実現できます作物保護化学物質。
AIは、いわば農業のスーパーヒーローと見なすことができます。化学的空間の未開拓で広大な多様性を探索するために必要なツールを科学者に提供し、最も有望な分子へと迅速かつ効率的に導きます。
DNA標識化合物ライブラリーのスクリーニングから得られたデータなどにAIを適用すると、そこに含まれる数十億の分子の中から、最も有望な分子を迅速に特定できます。これらのデータを用いて機械学習モデルを訓練することにより、超大規模でオンデマンド合成可能なライブラリーに含まれる数十億の分子の中から分子を選択できる化学的多様性をさらに拡大できます。
AI主導のイノベーションによる作物保護の加速
科学者は、これらのデジタルツールをすでに活用し、作物害虫を効果的に防除し、作物、人間、環境にとって安全である、すなわち環境に優しい、事前にスクリーニングされた新規分子を迅速に発見・開発しています。
規制当局による試験と承認を経れば、新たで、より安全な製品を、絶えず変化する気候から発生する植物害虫に対抗するために活用できます。では、なぜ長年にわたり作物保護の分野でイノベーションがほとんど起こらなかったのでしょうか。コストと時間。
従来の研究手法では、研究室、温室、圃場において、長年にわたり候補製品を推測し試験することになります。これには施設と人員に数百万ドルがかかります。開始から完了まで（政府の規制当局による使用承認まで）12年を要することもあり、そこに到達する製品はごくわずかです。
デジタルによる発見とスクリーニングは、発見プロセスから何年もの時間を削減し、商業化に向けて進められる製品が、あらゆる障壁を乗り越える最大の可能性を持つことを保証します。機動的なAI活用技術はコストも大幅に低く、最も適応力の高い作物害虫の脅威に対する強力な組み合わせです。
現在、研究者たちは、農業に対する世界最大級の脅威のいくつかに対する解決策を提供することに注力しています。私の構想は、新たなAI技術によって、新たな害虫や病害に対抗する製品の発見を加速させると同時に、コストを引き下げることです。
この加速により、世界のあらゆる地域に食料を供給し、生じた固有の課題により迅速に対応できるようになります。また、経済的な見込みが小さい課題であっても、食料の観点から解決策を提供できるようになります。創薬の例えを続けるなら、希少疾病用医薬品の研究に少し似ています。
