БиоАПК - как в новом году успеть во все технологические тренды

Как преуспеть в выбранной области? Можно нанять самых лучших специалистов - но охватить все умы не хватит денег даже у Скруджа Макдака. Можно идти проторенным путём и придерживаться традиционного подхода. Но эффективнее всего будет применять новинки оперируя собственной концепцией развития компании. Наметим несколько мастхэвов 2023 - 2024 в сфере высокотехнологичных разработок для АПК.

Сны об электропочве

Первое - не стоит гнушаться электричества. его применение сделало лучше в нашей жизни практически всё. А в рамках сельского хозяйства это, например, гидропоника.

Одна из недавних разработок - «электрическая почва». Исследователи представили технологию для гидропонного выращивания растений, используя электропроводящую почву, которую они назвали eSoil. Ученые из Университета Линчёпинга, Швеция, опубликовали результаты исследования, в котором утверждается, что саженцы ячменя, выращенные в этом новом субстрате и стимулированные электрически, увеличивают свой рост в среднем на 50% за 15 дней по сравнению с теми, что выращиваются в обычной почве.

Гидропоника предполагает выращивание растений без почвы, используя воду, питательные вещества и субстрат. Разработанный субстрат eSoil создан из целлюлозы, самого распространенного биополимера, и проводящего полимера PEDOT. Этот субстрат, стимулируемый электричеством, потребляет минимум энергии и безопасен для растений.

Исследование также выявило, что растения, выращенные на электропроводящей почве, эффективнее перерабатывают азот. Хотя точные биологические механизмы этого явления еще не раскрыты, ученые считают, что их работа приоткрывает новые перспективы для оптимизации гидропонических технологий.

Элени Ставриниду, руководитель исследования, подчеркивает, что хотя гидропоника не является единственным решением для продовольственной безопасности, она может значительно помочь в районах с ограниченными земельными ресурсами и сложными климатическими условиями.

Картофельные поля под крылом

Точнее - под лопастью, а еще точнее - под несколькими лопастями. Из чего следует второй совет для технооснащения колхоза или фермы - высоко сидеть. И глядеть свысока при помощи агродронов.

Рубен Ван Де Вийвер - соучредитель стартапа Croptic рассказал в статье издания Food Ingredients First о дронах, которые обрабатывают поля и обнаруживают сорняки. При этом карты внесения, созданные с использованием дронов и искусственного интеллекта, позволяют оптимизировать расходы на гербициды, снижая их негативное воздействие на рост картошки. Вместо традиционного опрыскивания всего поля, эти технологии предоставляют точные данные о необходимости обработки в определенных участках, что особенно полезно при борьбе с редкими сорняками или проблемными видами.

Другие инновации в области выращивания картошки включают использование портативного спектрофотометра с алгоритмами машинного обучения, что позволяет анализировать потребности растений в питательных веществах практически в реальном времени. Это позволяет фермерам более эффективно и в нужное время вносить удобрения, гарантируя необходимые питательные вещества для картошки на различных стадиях роста.

Также выделяются полевые роботы, такие как Robotti LR и Robotti 150 D, предназначенные для использования в картошке. Эти роботы не только собирают данные о поле и урожае, но и предоставляют рекомендации по оптимизации работ, такие как посев, прополка, боронование, окучивание и опрыскивание.

«Выращивание картофеля трансформируется по мере того, как технологии с искусственным интеллектом разрабатываются и выводятся на рынок» - отметил инноватор и добавил, что внедрение новшеств в сельском хозяйстве, таких как использование искусственного интеллекта, имеет огромный потенциал для повышения эффективности и создания новой эры, которую он называет «сельским хозяйством 4.0».

Огурцы от искусственного интеллекта

Постулат третий - дружи с ИИ и обновляй его как самого себя. Внедрение искусственного интеллекта (ИИ) в аграрную сферу, особенно в тепличное растениеводство, продолжает развиваться, хотя путь от теоретических исследований к практическому применению все еще тернист. Статья, опубликованная на HortiDaily.com и написанная Ребеккой Бокхаут, рассматривает этот процесс через призму инициативы доктора Кеннета Трана, генерального директора Koidra.

С 2018 года Кеннет Тран с командой успешно расширяет границы выращивания огурцов в контролируемых условиях теплиц. В 2018 году их команда заняла первое место на конкурсе Autonomous Greenhouse Challenge, установив мировой рекорд урожайности огурцов и осуществив первый эксперимент удаленного выращивания овощей с применением ИИ.

Конкурс предоставил возможность пяти международным командам из девяти стран удаленно управлять теплицей размером 96 квадратных метров с использованием алгоритмов ИИ для контроля над отоплением, вентиляцией, освещением и другими параметрами. Каждая команда разработала свои уникальные стратегии, что привело к различным результатам по урожайности и эффективности использования ресурсов.

Команда под руководством Трана, известная как Sonoma, фокусировалась на интегральном дневном освещении, оптимизируя его в сочетании с температурой и уровнем CO2. Их успех в конкурсе привел к рекордной чистой прибыли, превышающей показатели других участников на 17%.

Значительный шаг вперед в исследованиях по интеграции технологий ИИ в АПК инициировал создание компании Koidra. Сегодня искусственный интеллект представляет собой неотъемлемый инструмент поддержки принятия решений для повышения урожайности и эффективного использования ресурсов и компания Koidra стремится предоставлять продукты, способные адаптироваться к разным фермам и уровням опыта пользователей, содействуя внедрению новых культур и оценке их рентабельности с использованием прогнозов, снижая затраты на пробы и ошибки.

С финансовой точки зрения преимущества искусственного интеллекта (ИИ) в сельском хозяйстве поддаются количественной оценке через два важных параметра: увеличение доходов на квадратный метр в год и экономия расходов на тот же квадратный метр в год. Первый фактор обусловлен повышением урожайности и качества продукции, что активно влияет на спрос на рынке. Второй фактор достигается более эффективным использованием ресурсов, таких как вода, питательные вещества и энергия, что ведет к существенному снижению затрат.

Доктор Кеннет Тран, генеральный директор компании Koidra, отмечает, что эти финансовые преимущества ИИ в сельском хозяйстве не остаются лишь на уровне гипотез, а активно демонстрируются в реальных приложениях. Взаимодействие между компаниями, специализирующимися на искусственном интеллекте, такими как Koidra, и крупными предприятиями в сфере сельского хозяйства подтверждает эффективность этих финансовых выгод.

На данный момент ученые из Университета Вагенингена продолжают свои исследования в рамках проекта AGROS, фокусируясь на создании автономной теплицы для огурцов. Этот проект объединяет интеллектуальные алгоритмы и передовые датчики для мониторинга сельскохозяйственных культур, обеспечивая принятие обоснованных решений для прибыльного выращивания.

В рамках эксперимента, завершившегося в августе, были выращены огурцы Hi Power в трех тепличных отделениях, применяя разные методы управления. Одно отделение контролировалось традиционными методами, в то время как два других использовали алгоритмы искусственного интеллекта - цифрового двойника и алгоритм обучения с подкреплением (RL).

Интересным фактом является то, что традиционные методы в последнем случае привели к самой высокой чистой прибыли, демонстрируя эффективность традиционных стратегий в выращивании огурцов и управлении орошением. Отделение Digital Twin, создававшее модели реакций растений и климата, использовало данные в реальном времени для балансировки затрат и выгод. В то время как урожайность была ниже, эффективность использования электроэнергии была выше, что привело к более низкой стоимости за кВтч электроэнергии.

Отделение RL алгоритма автономно контролировало климат, регулируя освещение, концентрацию CO2 и отопление. Несмотря на то, что алгоритм не был обучен к орошению, урожайность оказалась высокой, что подтверждает способность искусственного интеллекта принимать правильные решения. Полученные данные будут использованы для дальнейшей оптимизации.

В области коммерческого выращивания, компания Koidra сотрудничает с Great Lakes Greenhouses Inc. (GLG), одним из крупнейших операторов теплиц в Северной Америке, с целью оценить возможности увеличения урожайности с использованием автономных теплиц для огурцов. В эксперименте были использованы инновационные решения, такие как системы DataPilot и KoPilot, предоставляемые Koidra для оптимизации условий выращивания в теплицах GLG.

DataPilot играет ключевую роль, интегрируя и управляя обширными данными, необходимыми для принятия обоснованных решений. Эти данные, хранящиеся в облаке и представленные на информационной панели, обеспечивают полный обзор условий окружающей среды. KoPilot, в свою очередь, использует эти данные для принятия решений в режиме реального времени, обеспечивая динамические настройки. Взаимодействие между DataPilot и KoPilot позволяет системе гибко реагировать на изменяющиеся условия, обеспечивая оптимальные условия развивающейся среды.

Три месяца эксперимента привели к увеличению урожайности на 19,6% по сравнению с контролируемой зоной, управляемой вручную. Кроме того, GLG снизила себестоимость электроэнергии примерно на 17% в зоне, управляемой искусственным интеллектом. Этот рост урожайности был достигнут благодаря постоянному контролю температуры, влажности и уровня CO2 без использования дополнительного освещения. Марк Реймер, менеджер по исследованиям и развитию бизнеса GLG, отмечает, что технологии, которые позволяют увеличить урожайность при снижении парникового следа и затрат, представляют для них большой интерес.

Видоизменённый чай и углерод

Чай Россия растит в небольших объёмах. И все чайная тема близка нам - и как производителям, и, особенно, как потребителем терпкого ароматного листа. Научно-исследовательский институт чая TRA Tocklai и ведущая платформа Boomitra, обладатель премии Earthshot Prize 2023 года и лидер в области торговли почвенным углеродом, объединили усилия для превращения традиционного метода выращивания чая на Востоке Индии в практики регенерации.

Это стратегическое партнерство направлено на внедрение усовершенствованных методов сельского хозяйства и предоставление углеродного финансирования для более чем 1100 чайных плантаций и свыше 200 000 мелких производителей чая.

TRA Tocklai, стоящий у старейшего и крупнейшего исследовательского института чая в мире, является ключевым участником в обеспечении исследований и разработок в индийской чайной промышленности. Основной акцент учреждения сосредоточен на повышении общей производительности и качества чая, а также на инновационных исследованиях и распространении знаний.

Boomitra, в свою очередь, является ведущим международным рынком углерода в почве, использующим искусственный интеллект и технологии дистанционного зондирования. Их платформа, основанная на спутниковых технологиях и глубоком обучении, предоставляет возможность измерения, составления отчетов и проверки углерода в почве по всему миру.

Это стратегическое сотрудничество между TRA Tocklai и Boomitra является важным шагом в направлении обеспечения устойчивости процессов выращивания чая в Индии. Boomitra предоставит свой опыт TRA Tocklai для внедрения и распространения регенеративных методов, способствующих увеличению урожайности, улучшению почвенного здоровья и углеродному улавливанию.

Помимо поощрения регенеративных методов сельского хозяйства, Boomitra также предоставит производителям чая, сотрудничающим с TRA, возможность получения дохода от продажи углеродных квот. Этот инновационный подход соответствует глобальному движению в области устойчивого сельского хозяйства и предоставляет фермерам, занимающимся выращиванием чая, экономический стимул для активного участия в сохранении окружающей среды.

И этой части статьи следует совет номер четыре - иногда лучше придерживаться традиций. Особенно если ты не живёшь в стране, которая массово производит чай для всего мира. Потому что в скором времени может статься, что традиционность станет редкой и оттого раритетной и высокоценной.

Кибердеревня и киберферма

В отличии от нашумевшего сериала «Кибердеревня» про фермера с Марса киберферма имеет вполне земную локацию - село Верх-Ирмень Новосибирской области. Именно здесь в 2023 году завершилось строительство киберфермы с применением роботизированных технологий. Эксперты племзавода «Ирмень» успешно интегрировали роботизированные решения на ферме, возведены современные овощехранилища и внедрены передовые методы хранения зерна. Заместитель председателя Правительства Новосибирской области, Евгений Лещенко, отметил, что подобные инновационные проекты способствуют обеспечению продовольственного суверенитета государства.

На племзаводе «Ирмень» уже успешно функционирует робот, который, следуя программам, обеспечивает уход за сельскохозяйственными животными. Вся необходимая информация о животных отображается в интерактивной базе данных, что позволяет эффективно управлять их индивидуальным рационом питания.

Евгений Лещенко также напомнил о мерах государственной поддержки аграриев в регионе, включая возможность компенсации расходов на приобретение оборудования для обязательной маркировки определенных видов молочной продукции в 2023 году.

Глава ЗАО племзавода «Ирмень», Олег Бугаков, подчеркнул, что поддержка со стороны правительства Новосибирской области способствует увеличению производительности. В настоящее время предприятие активно участвует в реализации ряда инвестиционных проектов, один из которых направлен на увеличение объема переработки молока до 120 тонн в сутки. Ранее стало известно, что государственные субсидии способствовали расширению производства сельскохозяйственной техники в Новосибирской области.

И пятый пункт нашего мини-гайда «Как успеть на поезд современных технологий» - работай на благо Родины, даже если ты робот. Это оценят.

Источник: «АПК Эксперт. Растениеводство»