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计算机控制技术在植物非试管快繁中的运用
一、基于计算机智能控制的新型育苗技术体系---植物非试管快繁
植物非试管快繁技术是基于计算机环境控制技术与生物技术有机结合而形成的一种新型育苗技术。是植物的离体材料在计算机环境模拟条件下，实现全息性、全能性表达快速成苗的技术，也是依赖于计算机技术实现种苗周年生产工厂化培育的一项技术，它是当前育苗效率较高成本较低实用性较强的农业生产新技术，现就该技术得以实现的理论基础与技术体系给予介绍。
1、环境是生物进化的主动力，也是基因表达的决定因素
环境是生物进化的主动力，是生物从低级生物进化为高级生物，从常规物种演变为新物种的动力源，只有不断变化的环境才能对生物进行自然选择，才让生物在环境选择中进化。另外，适合的环境也极为重要，它是生物生存与发展的基础。如植物的光合作用，需要适宜的温度、湿度、光照、水份及二氧化碳甚至是地球的磁场等环境，离开了这些环境因子，生存与生长就不可能成立。从这个角度说，任何农业生产中所相关的经济植物也同样需要适合的环境与促进进化的变化环境，但这种环境在没有计算机控制条件下只得依赖于自然，不能进行最佳化的人为意志调节调控，培育与生产效率较低，如对于自然界的灾害天气就根本难以抵御，而使农业生产受损。但随着农业生产力水平的提高，近年设施农业的快速发展，许多经济植物栽培都从自然走进了人工设施，环境问题有了很大改善，农作物产量质量也得以大幅度提高，可是离植物最佳的生长条件创造还有距离。
而植物的育苗技术如试管育苗，嫁接育苗及扦插育苗更是与气候或环境因子息息相关的农业技术。比如试管育苗就是利用试管与组培室的人工环境为细胞或组织的发育创造最佳的温光气热营养激素条件，使这些组织细胞的全能性全息性得以表达发育，成为与母本具有相同性状的植株。而嫁接也是一样，利用砧木与接穗间的亲和性，再借助环境的适应性，使两者的切口得以愈合发育，成一株完整的个体。同样扦插育苗也然，它必须在适合的季节，适宜的环境条件下，才能让离开母体的插穗重新恢复全能性发育，而成为一株完整的植株，上述的这些技术，它的效果与成活率基本上受限于环境条件创造与气候因子，说明不管哪种育苗技术，环境是实现基因表达的关键，在多雨绵绵的季节，嫁接成活肯定差，在高温干旱的环境，扦插成活率肯定低，但作为农业生产是人工参予的一种技术性工作，完全可以发挥人工创造环境的能力来解决这些气候或环境的不利因素，使育苗效果得以改善。
更重要的是，环境能使植物在常规下不能表达的基因或潜能，在人工创造的环境下得以表达与体现。如传统的组培育苗，就是让植物体的微材料在人工培养基与人工环境下，使一些在常规下不能发育的微型离体材料，组织或细胞恢复分化分生能力与生根成苗潜能，才使它发育成完整的个体。传统的全光照扦插育苗也然，就是通过水份的科学控制使一些常规条件下不能生根的插穗得以生根成活。那么，同样的道理采用了计算机精确化的智能控制技术后，是否会形成新的技术体系与激发植物离体材料新的发育潜能呢？通过实践与科研证明，植物的离体材料在计算机控制的最佳环境下，能使其基因的表达得以最大化发挥，一些常规技术下难以实现生根成苗的植物种类，采用该技术后，可以轻松实现，而且具有比常规方法有更高的效率与更低的生产成本更优的苗木质量。
2、计算机的环境控制是实现开放环境下离体材料发育的有力保障
植物种苗繁育的过程就是种子的胚或者无性的离体材料，在人工或自然环境下实现自身发育而成为完整个体的过程。而这种发育所需的环境条件与营养激素条件完全可以做到精确化科学化的人为调节控制，这样就使胚或离体材料的发育速度大大加快，生理潜能大大激发。植物非试管快繁技术就是通过环控技术的优化来实现的。通过环境优化技术使组培创造环境的方法制限得以解放与发展，使植物离体材料从原本运用密闭试管与培养室的环境走向大田走向设施，使这种原本需要大投入的育苗技术变得简单而实用，使一些常规不能组培成活的植物也能在大田开放的环境下得以培育。它从试管密闭缺氧及少二氧化碳的环境走向了氧气充足二氧化碳适宜的环境，从恒温恒湿的环境走向了波动有变化的半自然环境，使育成幼苗对外界适性更强，从全人工组培异养环境走向了依整离体材料自身光合潜能依靠科学调控的自养环境，实现离体材料不加糖的环境下得以光合自养，为离体材料的成苗发育提供充足的碳源与营养。而这些环境的创造没有计算机精确控制是难以实现的，也是难以在生产上运用的。所以只有依赖于环控手段才能让离体材料发育从试管与室内走向大田与自然，只有这种环境与技术生产的种苗才具有较强的环境适应性，才能为农业生产提供更多发育健壮的商品苗，才可以克服组培的弊端而实现技术的进步与跨越，从试管的封闭育苗走向大田或苗床的开放式育苗是一大技术革新与进步。
现就组培环境与非试管环境的比较分析来认识植物非试管快繁技术的优越性与创新所在。组培育苗时离体材料发育常因封闭不透气环境而形成弱苗或玻璃化苗，这主要是试管内湿度过高而氧气及二氧化碳的又缺乏所造成气孔发育及代谢不正常。而苗势纤弱与根系稀少，又是由于光照不足及琼脂固化缺氧所至，移栽成活率低又是由于在试管内的异养发育，导致光合模式呼吸模式不能正常建立所至。苗易受病菌侵害与污染又是由于试管内加糖所至，这也决定了组织培养须进行严格无菌操作所带来的各种技术局限。而非试管快繁技术是利用离体材料本身所具的光合潜能，再利用环境控制手段，让其发挥到极限以实现自养供碳，自养发育的过程，离体材料的愈伤发育及根原基形成所需的营养及碳源都是通过自养来实现，无需在培育的苗床上加糖与其它有机物，这样就可避免加糖的污染，因菌的发育在没有外界现成碳源情况下是难以滋生繁衍的，这样就可实现开放式的不加糖育苗。同样开放多变的环境又会受到环境因子的影响而破坏离体材料的正常发育，那么如何实现这种开放环境所带来的气候因子调控的矛盾的，随着计算机控制技术的发展，这种开放所带来的环境问题可以有效地解决。使开放条件下离体材料的发育成苗得以实现，让离体材料在一个开放而环境适宜的半自然条件下进行发育成苗。
二、计算机控制的原理及运用
离体材料在离开母体后，失去了水份与营养的维管供应，又面临着蒸腾失水干枯的危胁，如果不能科学地供给水分，让其保持水分平衡，就根本不可能进行光合的自养代谢，也就根本不可能为离体材料的发育提供自养碳源。而在生产上如何能够准确地掌握这种气候多变环境下，离体材料的水分蒸腾变化呢，又是如何进行科学的水份供给呢？这就当然要涉及到水分的精确检测与科学供给。这里所谓的检测就是计算机需有检测环境水份变化的功能，相当于人要有感触环境的感觉器官，这就是计算机控制中所必须的传感器，起到感应环境因子变化的作用。而科学准确供给就涉及到科学的数据运算、参数设定及动作执行，其中运算及参数设定由计算机的运算贮存功能来完成，动作执行由自动控制的相关部件完成，这样就形成了，检测---运算---执行的信息反馈控制系统，就如人一样具有了感觉思考与执行能力，这样计算机系统就成了人功能的扩展，成为生产科研者意志的体现，这就是计算机的人工智慧功能，我们称之为智能。人们可以通过研究各种不同植物发育的最佳生长模式，研究不同植物离体材料的发育特性，把这些生长模式与特性转化为计算机运行系统中的程序与软件，形成了育苗的专家系统。而把植物离体材料发育相关的气候因子，如温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度、营养EC值等的感应传感器组成了检测系统，再由水泵、电磁阀、热风炉、加温线、补光灯、二氧化碳发生器、电场发生等组成了执行部份。通过这些硬件及软件的科学组合就形成了专业化育苗的计算机自动控制系统，就能够实现离体材料发育相关环境因子的科学模拟创造，就能使其发育成苗的环境矛盾与障碍得以解决。
以下实现环控的理论及各个组成部份的构建与控制进行详细的介绍，使生产科研者能对这种新型的育苗技术与体系有更深刻的了解，更好地服务于生产及科研。用于育苗或农业的环境控制技术与工业控制不同，它是在多变的非线性混沌状态下实现相关因子的区间调控，不是单一数值的控制，也不是大环境大空间的控制，它是基于微域及模糊控制理论基础上的非线性运算与控制。
1、基于微域环境的控制理论
什么叫微域环境？它在控制中有那些作用。植物非试管育苗让离体材料从密闭的试管环境走下开放的大田苗床，这种半自然的环境要实现大空间的控制是不可能，即使做到了也会消耗大量的能源。而对于离体材料的发育，最重要的是叶片或材料表面所能直接作用的环境因子，离开了这个微域范围，其它的大棚环境其实不重要。那么叶片表面的微环境是如何实现与感知呢，首先需在检测环境因子的传感器上要做到能代表微环境空间，把检测各种环境参数的传感器进行集成，并把它摆放至距离体材料最接近的微环境空间里，这样才能检测到最接近离体材料叶片表面的温光气热水等参数，传统的农业控制传感器大多布于大空间环境的各个区域，代表的是大空间的环境参数，要实现整个大棚空间环境参数的优化，必须消耗大量的水能电能及各种人工能源，成本高效率低。就如风扇与空调，启动风扇立即可以加快人体皮肤表面水份的蒸发，马上可感觉到凉爽，而空调则需消耗大量的电能，才可使整个空间的温度下降，前者省电而快速，后者耗电或缓慢，用于离体材料快繁的环境控制技术也是同样道理，在调节水份及温度湿度时，以离体材料微环境的表面区域空间为主要调控对象，这样就可以使能源消耗最小化。在与离体材料相关的环境因子中，温度与湿度、水份的变化是最为频繁而无规律的，为了能相对准备的检测到微环境参数，把传感器模拟制造成如微小离体材料的带叶茎段，并把各种传感器科学分布集成于这张人工叶片上，我们把它叫作智能化叶片，它是一种集成传感器，它具有检测叶片表面水
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