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提速近10倍！基于深度学习的全基因组选择新方法来了******

　　近日，中国农业科学院作物科学研究所、三亚南繁研究院大数据智能设计育种创新团队联合多家单位提出利用植物海量多组学数据进行全基因组预测的深度学习方法, 可以实现育种大数据的高效整合与利用，将助力深度学习在全基因组选择中的应用，为智能设计育种及平台构建提供有效工具。相关研究成果发表在《分子植物（Molecular Plant）》上。

　　全基因组选择作为新一代育种技术，通过构建预测模型，根据基因组估计育种值进行早期个体的预测和选择，从而缩短育种世代间隔，加快育种进程，节约成本，推动现代育种向精准化和高效化方向发展。

　　统计模型作为全基因组选择的核心，极大地影响了全基因组预测的准确度和效率。传统预测方法基于线性回归模型，难以捕捉基因型和表型间的复杂关系。

　　相较于传统模型，非线性模型（如深度网络神经）具备分析复杂非加性效应的能力，人工智能和深度学习算法为解决大数据分析和高性能并行运算等难题提供了新的契机，深度学习算法的优化将会提高全基因组选择的预测能力。

　　该研究团队以玉米、小麦和番茄3种作物的4种不同维度的群体数据为测试材料，通过创新深度学习算法框架开发了全基因组选择新方法。

　　与其他五种主流预测方法相比，该方法有以下优点： 可以利用多组学数据开展全基因组预测；算法设计中包含批归一化层、回调函数和校正线性激活函数等结构，可以有效降低模型错误率，提高运行速度；预测精度稳健，在小型数据集上的表现与目前主流预测模型相当，在大规模数据集上预测优势更加明显；计算时间与传统方法相近，比已有深度学习方法提速近10倍；超参数调整对用户更加友好。

　　该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、海南崖州湾种子实验室和中国农业科学院科技创新工程等项目的支持。

学术支持

中国农业科学院作物科学研究所

记者

宋雅娟

美国毒品和药物滥用问题“死结”难解（深度观察）******

　　核心阅读

　　美国毒品和药物滥用问题日趋复杂。在利益集团游说下，大麻在美合法化程度逐渐加深，滥用药物现象有增无减，越来越多美国青少年吸食大麻成瘾。美国媒体认为，毒品和药物滥用已经深入美国社会肌理，是社会深层问题的反映。

　　毒品和药物滥用已经成为美国最严重的公共卫生危机之一。美国药物滥用与心理健康服务局的一份调查显示，2020年有5930万12岁以上的美国人滥用毒品，其中4960万人吸食大麻。2021年，超过10.7万美国人死于吸毒过量。美国联邦和各州政府表面信誓旦旦要控制毒品和药物滥用，但在各路利益集团游说下，实际上对毒品和药物滥用极度纵容，甚至立法让大麻等合法化。美国媒体普遍认为，盘根错节的毒品和药物滥用问题折射出美国政府管控不力、禁毒效果不佳等诸多问题。

　　“芬太尼几乎渗透到非法毒品买卖每一个渠道”

　　美国司法部不久前发表声明说，2022年5月至9月，美国司法部缉毒署在全美各地缉获3600万剂致命剂量的芬太尼。2021年，超过10.7万美国人死于吸毒过量，其中66%的死亡归因于滥用芬太尼等合成阿片类药物。《华尔街日报》报道说，“芬太尼几乎渗透到非法毒品买卖每一个渠道，且毒性强”，受此影响，美国因吸毒死亡人数创历史新高。

　　扎克·多伊尔曾在俄亥俄州哥伦布市的玛丽哈文戒毒中心戒毒，他滥用阿片类药物已经20年了，近些年开始接触芬太尼，并两次吸食过量。他说：“我有20多个朋友已经死于芬太尼。”

　　哥伦布市一些社区充斥着阿片类药物。当地执法官员表示，哥伦布市中心以西有一个被称为“波顿”的社区，那里充斥着毒贩和“陷阱屋”，吸毒者可以随意购买和吸食毒品。在许多街道上，经常可以看到形容枯槁的吸毒者迟缓地走过用木板封住的店面和破旧的房屋。

　　47岁的谢莉·格拉斯纳普在“波顿”长大，30岁时开始服用镇痛药。最近几年芬太尼侵入了她居住的街区。格拉斯纳普不时购买各类掺入芬太尼的新型毒品，“我知道这些药丸可能被芬太尼污染了，但我还得服用，我需要更强效的药丸。”格拉斯纳普说，她的姐姐已经在2018年死于吸食毒品过量。

　　27岁的谢拉·格兰博坦言，自己18岁时开始服用止痛药和镇静剂，后来吸食海洛因。以前她在电视上看到芬太尼如何致死的报道并试图远离这种毒品，直到2018年，芬太尼成为她所在地区能够找到的唯一毒品，“芬太尼的毒瘾发展得比海洛因更快，我每天都需要吸食大约80美元的芬太尼，之前每天购买海洛因的费用是20美元”。为了购买毒品，格兰博有时会铤而走险去偷窃，后来被送入当地戒毒中心治疗。

　　俄亥俄州的毒品情报官员肖恩·贝恩说：“芬太尼改变了一切，它已经充斥了市场。”

　　“美政府对大麻产业的监管不力令人感到震惊”

　　大麻具有成瘾性，是联合国禁毒公约中被管制的麻醉药品。上世纪70年代，美国颁布《管控药物法》，大麻被列为联邦一级管控物质。但随着医用及非医用大麻在美国多州陆续放开，推进大麻合法化悄然兴起，越来越多青少年成为受害者。

　　美国国立卫生研究院2022年8月发布的一份报告显示，2021年，美国年轻人对大麻和致幻剂的使用达到历史最高水平。该研究院收集了2021年4月至10月的调查数据，结果显示，此前的一年内吸食过大麻的年轻人比例达43%，11%的年轻人每天吸食大麻，较以往呈明显上升。滥用致幻剂的数据同样触目惊心，8%的美国年轻人在调查日期的过去一年内使用过致幻剂，而2011年这一数据仅为3%。

　　美国民众越发担心，一些年轻人正日益养成吸食大麻这一危害性极强的恶习。美国疾病控制和预防中心网站的公开信息显示，近四成美国高中生长期使用大麻。有研究显示，美国使用大麻的年轻人比同龄人更可能从高中或大学辍学。

　　英国《每日邮报》网站不久前报道说，在美国加利福尼亚州、纽约州和马萨诸塞州等大麻合法化地区，大麻使用量激增，“当大麻出现在商店货架上时，年轻人使用大麻出现爆炸式增长”。该报强调：“如今美国的大麻销售额已达300亿美元，美政府对大麻产业的监管不力令人感到震惊。”

　　在美国，当局禁止酒精与烟草公司向年轻人出售其产品，而大麻商家却使用卡通封面包装大麻进行售卖，以吸引年轻人。研究发现，在大麻合法化的州，青少年使用比大麻更强效毒品的频率更高了。

　　美国一名业内人士透露，美国大麻行业不断壮大，近年来游说联邦政府的力度也在加大。美国网站“公开的秘密”数据显示，2018年至2021年，美国一些大麻及制品相关企业、行业协会等花在政治游说上的钱累计达1540多万美元，近3年年均花费是2016年的10倍。业内人士预计，美国大麻市场在2030年将达到650亿美元。

　　“折射出美政府社会治理的失败”

　　美国卫生与公众服务部前副部长、哈佛大学陈曾熙公共卫生学院教授高京柱表示，当前美国毒品和药物滥用是最具破坏性的公共卫生灾难之一。除造成沉重的公共卫生负担外，还将导致数百万人无家可归、失业、逃学、家庭破裂等。新冠疫情掩盖了这一危机，也放大了这一危机。这场危机似乎没有得到遏制，急需紧急、统一、全面的应对措施。“这场危机是美政府多系统（对毒品和药物滥用）监管失败的反映。”高京柱说。

　　曾任白宫国家禁毒政策办公室主任的迈克尔·博蒂切利表示，越来越多致命毒品进入市场，毒品和药物滥用问题越来越严重，毒品吸食过量的情况以及给社会带来的灾难令人心碎。“在担任白宫国家禁毒政策办公室主任期间，我目睹了既不基于科学也不基于证据的毒品和药物滥用管制政策的后果”，目前美国针对毒品和药物滥用问题的管制工作“做得很少”。

　　美国智库曼哈顿政策研究所不久前刊文指出，近年来，死于毒品和药物滥用的美国人急剧增加，每年超过10万人。美国政府的决策者们必须集中精力限制芬太尼等非法阿片类药物的数量，以更好地保护公众健康。不幸的是，在美政府发布的国家毒品管制战略中，几乎看不到政府在抗击这场最大公共卫生挑战之一时本应展现的重要作用。放任毒品和药物滥用愈演愈烈，“折射出美政府社会治理的失败”。

　　专家指出，利益集团是美国毒品和药物滥用问题“死结”难解的重要原因。美国政府的不作为与高昂的利润以及政治献金等有着千丝万缕的关系。高京柱表示，阿片类药物制造商对政客的捐赠持续影响着政府决策。离开美国司法部缉毒署等政府监管机构的官员经常加入制药企业，政商勾结的“旋转门”问题导致毒品问题的解决陷入死循环。

　　（本报华盛顿1月5日电 李志伟）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）