Big data вместо агронома, роботы вместо сборщиков: как технологии меняют сельское хозяйство

По прогнозам ООН, к 2050 году на планете будут жить 9,7 млрд человек. К этому времени землянам понадобится на 69% больше калорий, чем в 2006-м. При этом сельское хозяйство очень чувствительно к изменению климата и нехватке воды. Это заставляет эффективнее использовать имеющиеся ресурсы. Plus-one.ru рассказывает, как новые технологии помогают это делать.

Машина компании Carbon Robotics для обнаружения и выжигания сорняков
Машина компании Carbon Robotics для обнаружения и выжигания сорняков

Факт 1. Сенсоры помогут повысить урожайность

Одна из перспективных технологий — установка на разных участках поля датчиков, анализирующих состояние почвы и растений и передающих данные фермеру в режиме онлайн. Некоторые устройства сами решают проблему на основании собранной информации: например, если влажность почвы на конкретном участке не соответствует норме, включается система полива. Также датчики могут определить оптимальное время сбора урожая, проанализировав цвет плода или содержание в нем сахара.

Аналитики консалтинговой компании McKinsey отмечают — чтобы подобные системы работали, нужно устойчивое 5G-покрытие и стандарт сотовой связи для интернета вещей NB-IoT. Их использование позволит наладить обмен данными между почвой, оборудованием и менеджерами. Сейчас такие условия есть далеко не на всех фермах, но, по оценкам McKinsey, уже к 2030 году более или менее отвечающая современным требованиям связь будет доступна в 80% сельских регионов планеты.

И лишь в Африке ситуация заметно отличается: ожидается, что там современные стандарты связи покроют лишь около четверти территории.

Факт 2. С помощью датчиков будут следить за здоровьем животных

Сенсоры вовсю применяются в животноводстве. Устройства помещаются на тело скота и считывают пульс животного, температуру, давление и другие характеристики. С помощью этой информации можно подобрать индивидуальный режим питания, быстро обнаружить больную особь и предотвратить заражение всего стада.

Систему, позволяющую контролировать физическое состояние свиней, разработали специалисты китайского холдинга Alibaba Group. При помощи датчиков программа отслеживает активность животных, их рост и развитие, вычисляет беременных самок. Благодаря разработке потомство одной свиньи увеличится на три поросенка в год, а неестественная смертность сократится на 3%.

Факт 3. Дроны будут патрулировать сельхозугодья

К 2024 году рынок сельскохозяйственных беспилотников может превысить $1 млрд. Дроны уже активно применяются фермерами в Китае, масштабные пилотные проекты существуют в странах Африки. Федеральное управление гражданской авиации США еще в 2015 году одобрило использование беспилотного вертолета Yamaha RMAX для распыления пестицидов и удобрений. Дроны справляются с этой задачей в десятки раз быстрее людей.

С каждым годом летательные аппараты становятся все умнее. Они уже способны не только орошать и засеивать поля с воздуха, дроны также делают снимки местности в высоком разрешении, что позволяет фермерам заметить больные растения, а также вредителей еще до того, как они распространятся по всему полю. Беспилотники Нидерландского технического центра сельскохозяйственного и сельского сотрудничества используются африканскими фермерами для мониторинга засушливых участков и отпугивания птиц.

Факт 4. Big data поможет фермерам принимать правильные решения

По оценкам аналитиков IT-гиганта IBM, среднестатистическая ферма каждый день может генерировать полмиллиона точек данных — при помощи сенсоров, дронов, спутниковых снимков и других технологий. Анализируя эту информацию, можно свести расходы к минимуму и при этом увеличить урожай. Сельское хозяйство, где активно используются инновации, а решения принимаются с опорой на большие данные, называется «точным». Ожидается, что эта отрасль будет расти на 13% в год и к 2027 году достигнет $12,9 млрд.

Получать доступ к данным фермерам помогают НКО. Так, международная организация Precision Development, которая использует IT-технологии для помощи нуждающимся, рассылает фермерам по всему миру персонализированные советы. Они учитывают, каким видом сельского хозяйства занимается фермер, в какой местности он живет, а иногда и данные о состоянии почвы и спутниковые снимки поля. В начале 2021 года рассылку советов получали 4,13 млн человек.

Факт 5. Умные камеры учатся следить за тем, что происходит в поле и на ферме

И не только следить, но и анализировать полученную информацию и выполнять определенные задачи. С помощью технологии компьютерного зрения умные устройства обрабатывают изображения с камер и сопоставляют со своими базами данных. Таким образом, например, можно выявить больное растение, определить зрелость плода, обнаружить засушливые участки.

Компьютерное зрение уже внедрено на рыбоводческих хозяйствах в Норвегии. Разработанная стартапом Aquabyte система обучена с помощью камер и искусственного интеллекта обнаруживать морских вшей — паразитов, из-за которых рыбные фермы терпят миллионные убытки.

Умные камеры Aquabyte
Умные камеры Aquabyte

Факт 6. Технике не нужен будет человек-оператор

Развитие технологий GPS, компьютерного зрения и машинного обучения делает контроль человека за оборудованием необязательным. Один из крупнейших производителей сельхозоборудования, американская компания John Deere уже разрабатывает автономные тракторы. Машины подсоединены к интернету и, подобно автомобилям-беспилотникам, обходятся без водителя, ориентируясь по карте поля. Автономные устройства работают точнее и эффективнее, чем те, которыми управляет человек, — это помогает сэкономить топливо и увеличить урожайность.

Факт 7. Сезонных работников заменяют роботы

Фермерам все сложнее найти сотрудников для сбора урожая и других временных работ — особенно при закрытых границах. И даже те, кого удалось нанять, зачастую работают не весь сезон. Проблему может решить искусственный интеллект. Израильская компания Tevel Aerobotics Technologies изобрела робота, который умеет собирать фрукты, причем только спелые. С помощью камеры он находит плод, анализирует его зрелость и величину и, если фрукт удовлетворяет заданным настройкам, аккуратно срывает его.

А еще роботы способны полоть сорняки. Машина компании Carbon Robotics использует компьютерное зрение, чтобы обнаружить сорняк, и лазер, чтобы выжечь его. Устройство работает автономно, без оператора, и за час может уничтожить до 100 тыс. сорняков, за день обработать 6-8 га земли. Для сравнения: бригада из 30 человек, работающих полный рабочий день, пропалывает за день 12 га.

Факт 8. Альтернативная энергия поднимет урожайность

Сейчас во всем мире от 100 до 150 млн ферм не имеют доступа к электричеству. Эксперты Всемирного экономического форума подсчитали, что если 50-75% хозяйств перейдут на возобновляемую энергию, то к 2030 году общий урожай увеличится на 300-530 млн тонн, это 4-5% всей сельскохозяйственной продукции мира. Кроме того, вместе с электричеством станут доступны системы охлаждения, а это поможет сохранить 10-15 млн тонн продуктов, которые иначе бы испортились.

Факт 9. Блокчейн сделает цепочки поставок прозрачными

Технология распределенного хранения данных позволяет отслеживать информацию о продукте в каждом звене цепочки поставок. Это помогает избегать нелегального производства (например, выращивания сельхозпродукции на месте незаконно вырубленных лесов), быстрее и эффективнее бороться с болезнями, передающимися через пищу, уменьшать количество мусора. Если бы блокчейн использовался в половине мировых цепочек поставок, это помогло бы уменьшить объем пищевых отходов на 1-2% к 2030 году.

Сеть супермаркетов Walmart использует блокчейн, чтобы контролировать жизненный цикл производства шпината и салата. Компания сотрудничает с сотней ферм, поставляющих салатные культуры, и обязательным условием для каждой из них было внедрить технологию, которая позволяет немедленно обнаруживать портящиеся листья.

Факт 10. Сельское хозяйство перебирается в города

Свободных сельскохозяйственных земель становится все меньше, а население планеты растет. Поэтому все активнее развивается сити-фермерство. Современные технологии позволяют задавать точные условия для размещения ферм в помещениях и получать урожай круглый год. Один акр (4 047 кв. м) городской фермы обеспечивает столько же продукции, сколько 4-5 акров под открытым небом.

Ученые подсчитали, что потенциально в городе можно выращивать до 10% всех бобовых культур, корнеплодов и овощей. При этом сити-фермерство решает и другие задачи. За счет озеленения крыш и увеличения зеленых зон сокращается эффект городского острова тепла (температура в городах выше, чем на прилегающей территории, это плохо влияет на самочувствие людей и других обитателей городов). Растения, высаженные на фермах, задерживают ливневые потоки, основной источник загрязнения рек и ручьев. Сити-фермы повышают способность зданий поддерживать комфортную температуру — так экономится энергия, необходимая для отопления и охлаждения. Если учесть все эти и другие экосистемные услуги, городское сельское хозяйство можно оценить в $160 млрд в год.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.

Автор

Анастасия Кокоурова