Дроны, роботы и будущее швейцарского сельского хозяйства

Для дистанционного определения качества травы используется беспилотник. Фото сделано на демонстрационной ферме «Swiss Future Farm», уже сегодня применяющей смарт-технологии интеллектуального земледелия. Город Эттенхаузен (Ettenhausen), кантон Тургау. © Keystone / Gaetan Bally

Смарт-технологии интеллектуального земледелия, искусственный разум, самообучающиеся сети, большие объёмы данных, мониторинг, корреляция и прогностика — все это не сюжеты из сериала «Мир Дикого Запада», но вероятное будущее швейцарского сельского хозяйства. 

Представим себе такую ситуацию: на основании информации, переданной ему швейцарским стартапом, владелец сахарного завода в Индии извещает местных фермеров, что им пора собирать урожай. Информация, предоставленная владельцу сахарного завода, поступает из Швейцарии от стартапа GamayaВнешняя ссылка, дочернего предприятия лозаннского Федерального политехнического института (EPFL). 

Данные, которые характеризуют циклы сельхозпроизводства данного конкретного региона мира, этот стартап преобразовал в алгоритмы, которые, опираясь на оперативную информацию, полученную со спутниковых снимков, способны рассчитать и предсказать самый оптимальный срок начала уборки урожая. В прошлом 2019 году компания Gamaya заключила с крупнейшим индийским производителем тракторов и другой сельхозтехники Mahindra & Mahindra сделку стоимостью 4,3 млн швейцарских франков.

Беспилотники и спутники стали в руках фермеров весьма востребованным инструментом, позволяющим осуществлять мониторинг угодий, получая все релевантные данные о ситуации с посевами от специализированных агротехнических компаний. Фирма Gamaya, например, использует самые разные технологии сбора визуальной информации, используя, в частности, специальные фото- и видеокамеры, установленные на беспилотных летательных аппаратах.

«Закрепленная на беспилотнике, наша мультиспектральная фотокамера способна получать уникальные изображения», — говорит Томас Пейрахон (Thomas Peyrachon) из компании Gamaya. Специальный сенсор камеры воспринимает цвет, который отражают растения, в сорока разных диапазонах, включая инфракрасные каналы, невидимые для человеческого глаза, тогда как стандартные камеры имеют возможность работать только с четырьмя диапазонами. 

Меньше иногда значит гораздо больше

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации при ООН (Food and Agriculture Organization FAO of the United Nations), из-за вредителей и болезней в настоящее время теряется от 20 до 40% мирового урожая товарного зерна. Одновременно среднее фермерское хозяйство оставляет за собой не только экологический, но еще и информационный след: оно способно ежедневно генерировать до полумиллиона пакетов данных, начиная от температуры почв до индивидуальных показателей урожаев молока и наличия вредителей. 

Мультиспектральная съёмка ячменного поля. Gamaya

Когда эта информация, собранная в большие объемы данных, анализируется и преобразуется в точно выверенные «интеллектуальные прогнозы и рекомендации», предоставляемые фермерам, то тогда последние получают возможность работать гораздо эффективнее и точнее, используя при этом куда меньше невозобновляемых ресурсов. Возьмем простое кукурузное поле. На первый взгляд оно выглядит однородной массой, но при этом, например, на нем могут быть участки, которые требуют разных мер или процедур: для одного участка настало время уборки урожая, для другого нужно применение удобрений, гербицидов или фунгицидов. 

За последний десяток тысяч лет рациональные основания и цели всех этих инновационных разработок не изменились: человеку и сегодня требуется получать наилучшую урожайность и качество при минимальных затратах ресурсов, плюс теперь сюда добавляются новые императивы современной эпохи: стоит только учесть ущерб, наносимый сельскохозяйственным производством невозобновляемым земельным ресурсам. Сегодня мы живем в эпоху нового лозунга: «меньше — это порой гораздо больше». Нам нужно все больше продовольствия для растущего населения планеты, но при этом мы хотим защитить окружающую среду от дальнейшей деградации. Возможно ли решить одновременно эти две, на первый взгляд, взаимоисключающие задачи? Да, возможно! 

Один из путей ведет (после создания базовых условий, таких как демократия, федерализм, рынок, локальное самоуправление, гарантии частной собственности, разумная государственная финансовая политика в области поддержки отечественного производителя и т.д. и т.п.) к организации процедур и структур информационного микроменеджмента фермерских хозяйств, опирающихся на большие объемы данных, что одновременно позволяет снижать их негативный экологический след. Такой подход уже назван Четвертой сельскохозяйственной революцией, а внедрение цифровых инноваций в сельском хозяйстве является, в частности, одной из заявленных целей новой Сельскохозяйственной стратегии ШвейцарииВнешняя ссылка на период с 2022 по 2025 годы.

Проекты в Украине и Бразилии

«Сейчас в этой области ведется множество исследований по очень разным направлениям. Мы надеемся превратить Швейцарию в ведущий мировой центр в области сбора, надежного хранения и анализа больших объемов данных. Тут мы уже обладаем значительным опытом», — говорит Роланд Зигварт (Roland Siegwart), профессор Кафедры теоретической механики и автономных мобильных роботизированных систем Высшей Технической школы Цюриха (Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik ETHZ). 

Ранее он работал вместе с Европейским космическим агентством и стартапом Gamaya над схожим сельскохозяйственным проектом в Украине. В настоящее время компания Gamaya фокусируется на бразильском рынке сахарного тростника и сои, с учетом того, что такие крупные глобальные производители сельхозпродукции, как Бразилия и США, уже давно и активно внедряют «умные технологии» на базе беспилотных летательных аппаратов и спутниковой фотосъёмки. 

В Бразилии некоторые фермерские хозяйства со специализацией на сахаре занимают площадь до 100 000 гектаров. Для них швейцарский стартап разработал инженерные решения по обнаружению с помощью специальных детекторов, смонтированных на БПЛА, простаивающих участков, свободных от тростника. Такие пустоты являются одной из основных причин потерь урожая, особенно если учесть многолетний характер данных посевов. Обнаружив «простои», фермеры имеют возможность принимать соответствующие корректирующие меры. 

Если же спуститься с небес на землю, что можно увидеть, что и здесь сейчас также имеются перспективные разработки на основе автономных роботизированных систем, которые способны, например, выполнять такие задачи, как прополка, внесение удобрений или сбор урожая фруктов. Что касается конкретно Швейцарии, то сейчас на базе Научно-исследовательской сельскохозяйственной станции Цюрихской ВТШ в городе Эшикон (Eschikon) под Цюрихом эксперты и инженеры тестируют прототип робота, который будет способен пропалывать свекловичные поля. Действующая модель должна быть готова к запуску уже в мае или июне.

Прислушиваясь к растениям

Другой швейцарский стартап, компания ViventВнешняя ссылка из западного франкоязычного кантона Во, использует методы удаленного мониторинга для регистрации характера биосигнатур выращиваемых культур и растений. Компания разработала датчик, который может быть прикреплен, например, к выращенному в теплице помидору. Как объясняет соучредитель компании Каррол Пламмер (Carrol Plummer), растения способны реагировать на внешние раздражители путём изменения характера излучаемых ими биологических сигналов. 

«Мы можем собирать такого рода данные и анализировать их, делая вывод о том, какие условия выращивания наилучшим образом подходят для каких культур. Например, мы можем определить, подвергается ли растение нападению насекомых-вредителей, возникла ли у него, например, грибковая инфекция, нуждается ли оно во внесении удобрений. Производитель может затем соответствующим образом реагировать на всю эту информацию». 

Технология регистрации и обработки биосигнатур растений основана на программном обеспечении, которое сегодня используется в области автоматического распознавания речи. «Мы записываем сигналы здорового растения и сравниваем их с сигналами, которые растение излучает, находясь в ситуации какого-либо стресса. Мы активно используем здесь искусственный интеллект, и всё это похоже на обучение компьютерной сети какому-либо языку, с той только разницей, что данном случае речь идет о языке растений».

Недавно компания Vivent получила грант и продолжит свои изыскания совместно со швейцарским федеральным НИИ AgroscopeВнешняя ссылка, занимающимся исследованиями в области сельского хозяйства. Учитывая объемы новой информации и все те новые решения, доступные в настоящее время фермерам, включая программные приложения для повышения степени эффективности оперативного менеджмента, задача на данном этапе заключается уже в том, чтобы понять, какая ферма или какое крестьянское хозяйство в каком пакете программ нуждается для своей работы. Вполне возможно, что уже скоро еще одним направлением развития «умного» сельского хозяйства станут услуги в области информационно-управленческого и производственного консалтинга.