При текущем росте населения в следующие тридцать лет нам понадобится произвести больший объем продовольствия, чем за всю предыдущую историю человечества. Всему виной изменения климата и исчезновение биоразнообразия. Картина будущего рисуется весьма неприглядная, однако от печальных последствий нас могут спасти фермеры.
Фермерство веками было индустрией, которую невозможно представить в отрыве от земли. Премудрости земледелия передавались из поколения в поколение, но сейчас значительная часть процесса происходит в космосе. Цифровая революция позволяет производить больше с меньшими затратами.
Когда-то комбайн собирал только урожай, сейчас он собирает ещё и данные; плуг, оснащенный GPS, выполняет работу с точностью до дюйма, датчики фиксируют объем посева и определяют оптимальное расстояние между саженцами. Благодаря алгоритмам удобрения дозируются с высокой точностью. Все ресурсы распределяются рационально.
Компания из Кремниевой долины Planet запустила сотни маленьких спутников, которые с помощью телескопов собирают информацию о том, что происходит на полях. Подобные технологии дают фермерам возможность управлять своими сельскохозяйственными угодьями с высокой точностью, сидя за компьютером. Спутники облетают Землю и делают снимки полей, в т. ч. в инфракрасном спектре, невидимом для глаза, с разрешением 3:5 метров. Такая точность, в сочетании с аналитическим ПО и ИИ, позволяет расшифровать все эти данные и отследить изменения, происходящие на полях, с того времени, когда они еще не засеяны, вплоть до сбора урожая.
С помощью данных, собранных из космоса, улучшаются продуктивность, экологичность и прибыльность.
Большой объём данных для ферм
Фермеры из провинции Южная Голландия (Нидерланды) пришли к выводу, что технология получения большого объема данных может радикально изменить способ ведения фермерского хозяйства.
За последние 30 лет Нидерланды стали мировым лидером в том, что касается объемов собранного урожая некоторых культур. Но, например, выращивание томатов, этого теплолюбивого овоща, сопряжено со множеством неопределенностей. Климат постоянно меняется, и порой очень сложно предсказать, что произойдет.
Ферма в Нидерландах за неделю может произвести до 300 тысяч кг томатов. Чтобы оценить потенциальную урожайность, в прошлом использовались довольно примитивные подходы.
«В прошлом я ходил по теплице и смотрел, покраснели ли помидоры, — объясняет Стивен Оуссорен, совладелец фермы по выращиванию томатов, — проверял их качество, определял, какие уже созрели. И мы делали подсчеты на основе опыта».
Предсказать объем урожая важно для того, чтобы знать, сколько понадобится трудозатрат, транспортных ресурсов, сообщить о будущем урожае потенциальным покупателям. Но когда прогнозы относительно времени созревания составляются лишь по небольшой выборке, это неизбежно ведет к неточностям. А при большом масштабе малейшие просчеты обходятся довольно дорого.
Робототехника и ИИ
Нидерландская компания Hortikey создала робота, который на основе искусственного интеллекта (ИИ) прогнозирует урожайность крупных ферм. Автономный робот самостоятельно работает днем и ночью, делая снимки, которые анализируются в реальном времени.
Андреас Хофланд, генеральный менеджер Hortikey, говорит, что с помощью такого робота можно оценить намного больше растений: до 5 тысяч в день.
Робот круглосуточно накапливает данные с помощью алгоритмов, а когда сотрудник фермы утром приходит на работу, у него уже составлен прогноз на ближайшие несколько недель. Так прогнозируются трудозатраты и объем томатов, который нужно продать в ближайшее время. Система поставки продуктов становится намного эффективнее, исключаются лишние расходы.
Эту систему можно использовать для прогнозирования урожая не только томатов, но и других культур.
Но заменят ли роботы человека и знания, которые накапливаются благодаря опыту?
«Все к этому идет, — объясняет представитель компании Hortikey. — Технологии и алгоритмы развиваются, вместе с тем роль фермера становится еще более значимой. Человек нужен для того, чтобы принимать важные решения, а алгоритмы лишь заменяют повседневные процессы на фермах, которые сейчас выполняются вручную».
«Исключается человеческий фактор: данные надежнее людей, — говорит Стивен Оуссорен. — Сейчас моя цель — 90% точности прогноза, но мне бы хотелось достичь 95%, и, думаю, нам это удастся».
Биолог Джеймс Вонг объясняет, что фермы генерируют большой объем данных относительно количества воды, удобрений, будущего урожая, расположения оборудования, которое перемещается по территории. По некоторым подсчетам, это примерно 500 000 единиц информации в день.
Что если благодаря этим данным построить более экологически чистое будущее? На протяжении всей истории человечества фермеры первыми осваивали многие технологические новшества. Но как быстро новые технологии приживутся в сельхозиндустрии? Это вопрос.
Сара Менко, гендиректор и основатель GRO Intelligence, аналитической компании, которая занимается сбором данных и помогает компаниям принимать верные решения в этой отрасли, рассказывает: «Я пытаюсь поставить под сомнение представление о том, что фермеры медленно осваивают технологии. Да, фермеры не спешат с применением некоторых инструментов, из-за которых, как им кажется, данные не будут в безопасности. Но я уверена, что имеющаяся информация может принести пользу. В итоге наша продовольственная система станет более прогнозируемой».
Спутники, дроны и аналитика
Небольшая компания из английского графства Нортамберленд одновременно использует в своей работе спутниковые данные, аналитическое ПО и дроны для контроля за урожаем на полях. Это обычные дроны, которые можно купить в магазине, плюс специальный софт.
Дроны все чаще применяются в сельском хозяйстве (по недавним оценкам, стоимость задействованных в сельхозиндустрии дронов составляет $9,9 млрд.
Джек Рэнгем, основатель Drone AG, говорит, что по одним лишь спутниковым данным невозможно понять, в чем именно проблема, но можно найти место на поле, на которое следует обратить внимание. «Мы отмечаем на карте отличия и с помощью дронов исследуем территорию более пристально», — объясняет он.
Полученные снимки можно рассмотреть в высоком разрешении, их анализирует специальное ПО и применяется ИИ. Составляется отчет, на основании которого фермер решает, где нужно увеличить полив, где использовать средства от насекомых, а где добавить удобрений. Таким образом, фермеры могут составить точное представление о каждом сантиметре поля. Тогда как прежде поле для них было некой размытой кляксой.
Подход не замысловат. Чтобы создать эффективную систему, к обычным дронам нужно лишь добавить небольшой программный код. Фермеры практически из любой части планеты могут использовать подобную систему.
Пчелы
А вот небольшой стартап из ирландского города Корк с помощью данных, которые собираются из разных источников, пытается не допустить сокращения популяции пчел.
Пчелы выполняют важнейшую функцию в экосистеме планеты. Если погибнет хотя бы часть общей популяции, с нашего стола исчезнут некоторые продукты. Во всем мире насчитывается примерно 90 млн ульев, эти пчелы опыляют около трети всех пищевых культур. В случае гибели хотя бы части этих столь важных насекомых последствия могут быть весьма ощутимыми.
Потребность в продовольствии растет, а в некоторых регионах планеты не хватает пчел, чтобы опылить нужный объем сельскохозяйственных культур. Фиона Эдвард Мерфи последние 10 лет работала над решением этой проблемы и создавала программные системы для ульев на основе сенсорных технологий.
Миндаль и опыление
Еще один пример — индустрия производства миндаля. США — крупнейший производитель этих орехов в мире, за год здесь их выращивают около двух млн тонн. Вторая в списке крупнейших производителей миндаля — Испания (чуть более 202 тыс. тонн в год).
В Калифорнии на площади 1,5 млн акров получают около 80% общемирового урожая миндаля. Сюда в миндальные рощи в период интенсивного опыления в конце зимы перевозят грузовиками более половины от общей популяции медоносных пчел США. Для этого региона требуется 3 млн ульев (из расчета два улья на один акр).
Чтобы получить данные о пчелах, к улью крепится специальное устройство, которое измеряет температуру, влажность и уровень шума. С помощью технологии машинного обучения вся эта информация становится понятной и удобочитаемой. Данные с устройств отправляются для анализа, в результате которого пчеловоды получают подробные отчеты о состоянии ульев: какие из них можно перевозить для опыления, сколько нужно подкормки и т. д.
Выводы
Если в системе сельского хозяйства будут допущены просчёты, мы можем недосчитаться некоторых продуктов на нашем столе или же пострадает их качество. И хотя эта отрасль не считается сверхинновационной, в последнее время фермеры по всему миру осваивают новые подходы, что оставляет надежду на лучшее будущее.
Новые технологии радикально меняют сельское хозяйство, превращая его в более комплексную систему, где главная роль отводится получаемым данным. От этого в выигрыше и потребители, и планета в целом.
Кроме... тех, кто теряет рабочие места в результате засилья робототехники и высоких технологий.
По материалам ИноСМИ