Размер:
AAA
Цвет: CCC
Изображения Вкл.Выкл.
Обычная версия сайта
Поиск
Умное земледелие

«Агро-Информ» № 3 (257) март 2020.

Рубрика: «Нацпроекты»

Самарские ученые разработали интеллектуальную систему, которая призвана облегчить труд аграриев. «Умное поле» поможет повысить эффективность земледелия и урожайность сельхозкультур, традиционных для Самарской области, а также пригодно для экзотического рисоводства.

ПОМОЩЬ АГРАРИЯМ

Уже не секрет, что начавшиеся изменения климата нарушают технологии земледелия, которые складывались столетиями: приходят одни и уходят другие культуры, путается календарь, перестают работать народные приметы. В таких условиях стоять на месте недопустимо, нужно постоянно добывать новые знания и полноценно использовать их в повсе­дневной работе на земле, адаптируясь к переменам. Изменения климата – это одна из веских причин все более массового внедрения точного земледелия во всем мире, которое полностью базируется на использовании современных компьютерных технологий. Последнее слово в точном земледелии пока в основном оставалось за фермерами.

В Самарском государственном техническом университете и холдинге «Песчанокопская аграрная группа», специализирующемся в выращивании пшеницы (урожайность 64 ц/га), сделали попытку переложить на компьютер принятие управленческих решений.

Какой сорт культуры целесо­образно сеять в данном регионе? Какую выбрать технологию выращивания растений? Каков оптимальный севооборот для данных полей? Как побороть появившихся вредителей? Получится ли вовремя провести уборку при наличии имеющихся ресурсов? Стоит ли важную агрооперацию выполнять сегодня или лучше отложить на следующий день? Для ответа на все эти вопросы нужны как теоретические знания, так и практические, по крупицам накопленные в хозяйствах каждого региона за последние десятилетия.

Ученые опорного вуза и специалисты хозяйств разрабатывают интеллектуальную кибер-физическую систему управления точным земледелием, которую назвали «Умное поле» – это в некотором роде Google-мобиль для агробизнеса, говорят они.

Разработка призвана самостоятельно управлять выращиванием культур с минимальным участием или вовсе без участия людей в будущем, со временем заменяя рабочих в полях беспилотными машинами и роботами. Действует «Умное поле» на основе базы знаний о сельскохозяйственных культурах. Проанализировав данные о прогнозе погоды, ход развития культуры, агрохимические характеристики поля, его границы, историю, 3D-рельефы, искусственный интеллект выдает рекомендации по решению возникших проблем, планирует работы на полях и контролирует их исполнение. При этом он оперативно, гибко и адаптивно изменяет планы, учитывая перемены погоды, неожиданные поломки оборудования или техники, а также любые другие непредвиденные события.

ПЕРВЫЙ ШАГ

До полной автономности умной системы еще далеко, но уже сегодня разработка самарских ученых способна помочь аграриям управлять фермерским хозяйством в еже­дневном режиме на основе доступных ресурсов и сведений о развитии растений и окружающей среды. Знания и опыт, накопленные в хозяйствах «Песчанокопской агро­группы», позволяют точно ставить задачи, моделировать различные технологические процессы и вести отработку принимаемых решений на практике.

– Искусственный интеллект помогает планировать мониторинг роста и развития растений, с помощью спутников и дронов выявляет проблемные зоны, точно распределяет необходимые ресурсы, в том числе технику, удобрения и пестициды, пересчитывает экономику хозяйства по каждому событию и формирует отчеты для менеджеров и собственника, – рассказывает руководитель проекта, д. т. н., заведующий кафедрой «Электронные системы и информационная безопасность» СамГТУ Петр Скобелев. – Мы надеемся, что полученный опыт внедрения такого рода систем поможет создать первый в России интеллектуальный центр управления полями (ЦУП) точного земледелия, который может рассматриваться как пример для других хозяйств. Такой центр будет полезным не только для хозяйств в нашей стране, но и во многих странах за рубежом, где точное земледелие еще только вводят в практику.

Как поясняют ученые, «Умное поле» – это только самый первый шаг к созданию интеллектуального ЦУП, способного автономно управлять хозяйством точного земледелия на ежедневной основе. Впереди – умный цифровой двойник растения и ряд других умных сервисов для реализации умного интернета агентов полей, культур, машин и механизмов и других участников, которые со временем будут образовывать самоорганизующуюся цифровую экосистему.

КОЛЛАБОРАЦИЯ УЧЕНЫХ

Стоит отметить, что прототипом «Умного поля» политеховцы начали заниматься около трех лет назад в кооперации с коллегами из Самарского НИИ сельского хозяйства имени Тулайкова и российской ИИ-компании «Разумные решения», ведущей разработки в сфере баз знаний и мультиагентных технологий. К слову, результаты этого совместного проекта уже внедряются в селе Орловка Самарской области и еще в трех хозяйствах других регионов.

Изначально разработка самарских ученых была предназначена только для управления выращиванием пшеницы. Сейчас искусственный интеллект становится пригоден для «капризного» риса и некоторых других тропических культур.

– Мы постоянно расширяем географию проектов. Так, после поездки наших ученых в Тайвань в 2018 году разработками в области искусственного интеллекта заинтересовался агроуниверситет National Pingtung University of Science and Technology (NPUST) – один из крупнейших вузов Юго-Восточной Азии. Иностранные коллеги предложили нам совмест­но реализовать проект по созданию системы поддержки принятия решений для возделывания риса и других тропических культур, – говорит Петр Скобелев. – Тогда мы договорились, что самарский политех поможет тайваньскому агроуниверситету формализовать его знания и «завернуть» их в вид, который будет понятен компьютеру и в будущем позволит роботам создавать рекомендации для фермеров, строить и адаптировать планы, принимать верные агротехнические решения.

В настоящее время обсуждаются возможности внедрения результатов проекта в Китае, Индии, Таиланде и других странах Юго-Восточной Азии. Стоит отметить, что международная кооперация – одно из условий участия в крупномасштабных научных проектах федерального значения, что в свою очередь дает возможность привлечь существенные инвестиции в экономику Самарской области. В целом проект самарских ученых – существенный вклад в развитие научно-технического потенциала региона. К тому же сегодня наиболее актуален экспорт наукоемких товаров и услуг.

– Нас поддерживают Минобрнауки РФ, НПК «Разумные решения», а также наш индустриальный партнер – «Песчанокопская агро­группа», где работает одна из самых сильных в России команд управленцев, агрономов и механизаторов и где имеется наибольшая техническая оснащенность хозяйств, – отмечает руководитель проекта. – В настоящее время мы также очень надеемся на поддержку губернатора и правительства Самарской области для продвижения нашей разработки в страны Юго-Восточной Азии.

РОБОТЫ НА ПОЛЕ

В этом году интеллектуальная киберфизическая система управления точным земледелием позволит перейти к дифференциальному внесению удобрений и средств защиты растений с точностью до 2,5 см. Хозяйства «Песчанокопской агрогруппы» уже полностью оснащены подруливателями для параллельного вождения, вышками связи с РТК комплексами, обеспечивающими поправку к координатам техники и рядом других инноваций. Планируется, что уже в этом году на поля выйдут беспилотные тракторы, представляющие собой фактически автономных роботов, которые смогут вести точный посев, дифференцированно вносить удобрения и проводить опрыскивание с высокой точностью, избегая пробелов в обработке, перекрытий и других потерь. Для отработки системы водители пока останутся в кабине, рассказывают ученые, но только для контроля режимов работы. Если все пойдет по плану, то система будет также интегрирована с системой технического зрения, которая поможет роботу остановиться при возникновении непредвиденных препятствий для техники или угрозы для людей.

Искусственный интеллект не только непрерывно разрабатывается и совершенствуется, но и уже работает в пилотном режиме. В хозяйствах «Песчанокопской агрогруппы» умная система используется для ведения полей, планирования работ и контроля исполнения операций. Говорить о серьезных результатах внедрения методов точного земледелия пока рано, но предварительно оценки уже есть. Ученые заявляют, что их разработка позволит хозяйствам сократить затраты по основным статьям: удобрения – на 30%, СЗР – на 60%, семена – 15%, ГСМ – 20%. Планируется также повысить производительность труда – в 2–3 раза, существенно снизив различные простои и потери, обеспечивая индивидуальный ситуативный подход к каждому полю и культуре, специалисту и машине.

Помимо всех озвученных плюсов, речь идет и о восстановлении плодородия земель. К слову, за последнее десятилетие оно снизилось в два раза. Использование умных технологий на полях сокращает переуплотнение почв (в связи с чем аграрии сегодня теряют 30 млн тонн продукции ежегодно), уменьшает эрозии почв, а также ускоряет адаптацию новейших агротехнологий для разных условий.

Наталья ГРЕЦОВА

Фото из архива СГТУ

Свежий номер «Агро-Информ»

«Агро-Информ», апрель 2021

«Агро-Информ», апрель 2021
Скачать pdf