Перейти к содержанию
ФИТО - промышленные теплицы и энергокомплексы

Технологии спасают планету от голода

Оценить эту тему:


Рекомендуемые сообщения

Как технологии спасают планету от голодаС помощью интеллектуальных комбайнов уже собрали 5 тонн ячменя.
Массовой выпуск такой техники планируют к 2025 году.

По прогнозу ООН, к 2050 году население Земли увеличится до 9 миллиардов. Для того чтобы справиться с увеличением спроса на продукты, уже недостаточно автоматизации агропромышленного сектора. Сельское хозяйство должно совершить качественный рывок, который позволит повысить глобальное производство продуктов питания без заметного увеличения площади сельскохозяйственных земель. Для этого потребуются инновации и новые технологические разработки.

AgTech — инновационное направление в технологическом развитии сельского хозяйства, которое заявило о себе сравнительно недавно — около пяти лет назад. Развитие новых технологий в агропроме произошло благодаря удешевлению производства различных сенсоров, аккумуляторных батарей, снижению стоимости IТ-разработок. Ранее недоступные технологии и бизнес-модели заинтересовали, в свою очередь, инвесторов, что и подтолкнуло к развитию инноваций в сельском хозяйстве.

Технологии прошлого и будущего

До недавних пор сельское хозяйство было наиболее традиционным и устоявшимся сектором экономики. Любые нововведения приживались здесь медленно, технологические циклы были слишком длинными. А 300 лет назад сельское хозяйство было основой экономики — в 1870 году почти половина занятого населения трудилась на рабочих места в сельском хозяйстве. Сегодня эта индустрия, например, в США, занимает объем инвестиций в 3 триллиона долларов, но только 2% американцев работают в агропромышленной отрасли. И все благодаря развитию технологий прогресса: техника в XX веке позволила крупным фермам избавиться от большого числа людей на полях и фермах — достаточно несколько человек, чтобы управлять всей техникой.

Дункан Логан, основатель и главный исполнительный директор компании RocketSpace, прокомментировал рост технологических стартапов в агросекторе: «Сегодня даже сельскохозяйственные угодья не защищены от информационной революции. В мире ежедневно появляются десятки новых технологических стартапов, и ситуация напоминает первые дни появления интернета — они проявляют много активности, но пока не ясно, кто же в итоге станет Facebook или Amazon в агротехинновациях. При этом нельзя игнорировать три факта, влияющих на наше будущее: климатические изменения, прирост двух миллиардов населения планеты и ограниченные земельные ресурсы могут столкнуть людей с недостатком продуктов и питания. А это значит, что есть задача, которую нужно решить к этому моменту, и инвестиции в сельское хозяйство — вот что сейчас необходимо для развития технологий в этом секторе».

Дроны и космические технологии помогают агрономам

Для того чтобы увеличить урожайность, необходимо постоянно мониторить и получать достоверную информацию о том, что происходит в каждом отдельном секторе полей и фермерских угодий. На сегодняшний день есть несколько методов сбора информации с воздуха — это спутниковый мониторинг, мониторинг при помощи классической авиации и беспилотных аппаратов. Спутники давно работают на службе сельского хозяйства. Их задача — отследить неблагоприятные условия: погодные изменения, пожары. А также выявить зарождающиеся очаги нападения на урожаи насекомых и вредителей. То, что может ускользнуть от человеческого взгляда, не пройдет мимо цифровой диагностики и зоркого глаза видеокамер и различный сверхчувствительных датчиков, установленных на спутниковых системах. Спутники позволили перейти от интуитивного к точечному и прецизионному земледелию, с помощью которого можно экономно и рационально использовать возможности земельных ресурсов.

Если ранее спутники были рассчитаны только на большие участки посевов, то сегодня с помощью IT-технологий им по силам производить и диагностику садов, вести мониторинг состояния каждого дерева в отдельности. Компания AGERpoint из США разработала спутниковое программное обеспечение GroveTracker и VitalityTracke, которое способно отслеживать любые изменения в ореховых и цитрусовых садах. Спутниковые данные достаточно детализированы, чтобы дать подробную картинку и информацию по каждому дереву: размер кроны, диаметр ствола, состояние плодов и какие на нем происходят неблагоприятные процессы.

Добавив к аэрокосмическим инструментам геоинформационные технологии (электронные карты, компьютерные программы обработки получаемой видеоинформации), способные работать с использованием облачного интернета, таким образом можно получить не только данные для диагностики «точного земледелия», но и вторую, не менее важную, — рекомендательную составляющую. И здесь уже вступают в работу IT-системы, оснащенные искусственным интеллектом, способным обрабатывать большие массивы данных и выдавать рекомендации для агрономов, которые принимают на их основе решения.

Все больше пользы для сельского хозяйства приносят беспилотные летательные аппараты — дроны. Сбор данных с дронов является самым эффективным и наиболее доступным методом воздушного мониторинга, хотя нередко используется и в комбинации с бесплатными спутниковыми снимками. В сельском хозяйстве дроны используют для различных задач:

  • Анализ состояния почв. Дроны можно задействовать в самом начале цикла урожая. Они способны создавать точные трехмерные карты для начального анализа почвы, что важно при разработке планов посадки семян. Этот анализ позволяет получить данные для управления орошением и содержанием азота в почве.

  • Высадка семян с помощью дронов на 80% снижает затраты на этот процесс. Дроны зависают над грядками и выстреливают глубоко в почву капсулами с семенами и питательными веществами.

  • Опрыскивание урожая. Дроны в состоянии своевременно и точечно вносить удобрения, не засоряя землю излишними химикатами. Посредством ультразвуковой эхолокации дроны регулируют высоту полета, сканируют местность и равномерно распыляют необходимое количество агрохимикатов и пестицидов.

  • Полив. Датчики на дронах выявляют высохшие и нуждающиеся в инсектицидной обработке участки. Правда, пока для полива всего поля грузоподъемности дронов недостаточно — они могут поднимать до 200 кг, а для орошения среднего поля потребуется около 2 тысяч литров воды.

  • Поделка грядок. Дроны позволяют выполнять вертикальное профилирование полей — «воздушный» мониторинг изменений состояния качества угодий помогает дать точную оценку принятым решениям и осуществить, при необходимости, нарезку гребней.

  • Мониторинг полей и посевов. Сегодня слежение за полями осуществляется при помощи пилотируемых самолетов и даже простого обхода полей с измерительными приборами, что забирает много времени и ресурсов. Мониторинг с использованием дронов позволяет фермерам видеть, что происходит на полях и посевах, получая информацию на экран смартфона или сотового телефона: оперативно поступает информация, на каких участках растения нуждаются в большем поливе, атаковали ли вредители, необходима ли подкормка удобрениями.

 

  • Сбор и обработка информации для планирования следующих посевов. Благодаря дронам можно гораздо быстрее собирать и обрабатывать большее количество информации, что увеличивает прибыльность и урожайность. Существует много программных продуктов, которые предлагают функционал для обработки такой информации. К примеру, специалисты украинской компании DroneUA, — по версии Forbes компания вошла в ТОР-3 наиболее инновационных предприятий в агрокомплексе Украины, — разработали программный продукт Pix4D, который позволяет использование ручного контроля процессов на каждом этапе обработки данных для увеличения точности; делает возможным учет особенностей различных спектральных сенсоров; создает радиометрические и геометрически точные индексные карты; к программному продукту прилагается приложение для полетов, которое добавляет легкость в использовании. 

К плюсам применения дронов можно отнести точность, экономию времени, сокращение затрат на топливо для техники, приток молодых квалифицированных специалистов в отрасль сельского хозяйства. Но и минусы тоже присутствуют: большие капиталовложения и погодные условия также влияют на работу дронов. Но это обещают исправить в ближайшем будущем, сократив стоимость дронов за счет массового выпуска и разработав новые модели, которым не страшны сильный ветер, ливни и град.

Роботы и беспилотные комбайны

Сбор урожая, который не терпит крупной техники, по сей день доверяют человеческим рукам. Сбор клубники и других ягод, овощей на полях и в теплицах, а также плодов с деревьев до недавнего времени был делом наемных сезонных работников. Человеческий труд при сборе урожая довольно тяжелый и изматывающий, плюс в цивилизованных странах он становится все дороже и дороже. Компании Google Ventures и Yamaha Motor Ventures вложили $10 млн инвестиций в американский стартап Abundant Robotics, который создает роботов для сбора яблок. В Германии уже давно решили, что пора ввести и в эту сферу сельского хозяйства наземных роботов, которые выполняют точные и ювелирные задачи. Специалисты из Института Фраунгофера по промышленным системам и проектированию технологий (Fraunhofer Institute for Production Systems and Design Technology) разрабатывают робота, способного осуществлять сбор огурцов (и выполнять ряд других похожих агрокультурных задач). Робот оснащен двуручной роботизированной системой, состоящей из легких модулей, которая способна отбирать созревшие огурцы и использовать руки с захватом, чтобы аккуратно срывать их и складывать, причиняя минимум вреда овощу или растению. При этом скорость уборки огурцов у робота не меньше человеческих показателей — 13 огурцов в минуту, а иногда даже превышает их. Робот оснащен программным обеспечением, которое было разработано для гуманоидного индустриального робота Workbot I. Кроме того, робот-сборщик огурцов использует оптическое и тактильное считывание с помощью многоспектральных камер, связанных с «умной» системой обработки изображений. Таким образом робот может отделять огурцы от стеблей и листьев растений и делает это с 95%-й точностью.

Еще одно перспективное направление — беспилотная наземная техника, которая быстрее появится на полях, чем на автострадах. Причины тому просты: для того чтобы запустить комбайн с автопилотом на поле, не нужно преодолевать законодательные барьеры, связанные с регулированием ответственности участников движения. Процесс движения по полю в уровне сложности не сравнится с движением в городе. На поле нет ни пешеходов, ни пробок, ни встречных полос, ни перекрестков. Также здесь значительно меньше вероятность возникновения опасных и внештатных ситуаций. К тому же сельхозтехнике не требуется сертификация транспортных средств для проведения испытаний, что существенно снижает цикл доведения разработки до промышленного образца.

Но отсутствие регулирования в создании беспилотной сельхозтехники не отменяет сложности такой задачи. Ведь нужно создать полностью автономный комбайн, в котором водитель не вмешивается в процесс управления на протяжении всей работы. Но такие системы уже создаются сегодня. На первой в мире роботизированной ферме Hand Free Hectare, расположенной в деревне Эдгмонд в Великобритании, исследователям из Университета Харпера Адамса удалось собрать около 5 тонн ярового ячменя. По словам разработчиков фермы, все, от начала до конца, — включая посев, удобрение, пробы почв и сбор урожая, — было сделано автономными фермерскими машинами. Команда этого уникального проекта утверждает, что роботизированные технологии могут улучшить урожайность в сельском хозяйстве, что необходимо, чтобы обеспечить питанием в ближайшие годы растущее население мира. Разработчики планируют массовый выпуск интеллектуальных комбайнов к 2025 году.

Умные фермы и теплицы

Выращивание овощей и фруктов высокого качества в теплицах — достаточно прибыльный бизнес, особенно в больших масштабах. Голландцы — признанные лидеры в применении новейших технологий в сельском хозяйстве, которое приносит львиную долю ВВП этой страны. Десять лет назад была принята новая сельскохозяйственная политика страны. Сегодня голландские фермеры живут под девизом «Производи в два раза больше за половину доступных ресурсов». Неудивительно, что передовые тепличные разработки распространяются по миру именно отсюда. Для этого был создан целый исследовательский центр Wageningen UR Greenhouse Horticulture, который занимается изучением взаимосвязи между климатическими факторами и ростом растений, их производством и качеством. И на сегодня одна из главных задач центра — минимизировать затраты на содержание теплиц и в то же время увеличить в них урожайность.

Климат и потребление энергии в теплице взаимосвязаны. Малейшие колебания влияют на потребление энергии и наоборот. Более того, все изменения климата, будь то связанные с освещением, температурой или влажностью, влияют на урожайность и качество продукта. Для того чтобы достичь максимальных урожаев, разработчики дополнили теплицы датчиками и материалами, а также программным обеспечением, которое контролирует процесс выращивания в кондиционированных теплицах. С помощью новых технологий и достигается минимизация затрат на поддержание оптимальных показателей микроклимата.

Если посмотреть на Голландию сверху, кроме городов и лоскутов полей можно увидеть необычные теплицы, напоминающие зеркала, которые днем сверкают на солнце, ночью излучают внутреннее свечение. Так выглядят нидерландские тепличные комплексы, причем площадь некоторых из них достигает 70 гектаров. Один из таких гигантских комплексов принадлежит семейству Дюжвестижн — здесь кусты помидоров больше напоминают виноградную лозу, а корни уходят не в землю, а в специальные волокна из базальта и мела. Тепличное хозяйство автономное: оно само вырабатывает практически всю необходимую энергию и удобрения. В теплице круглый год поддерживается оптимальная температура — тепло добывается из геотермальных вод, которые протекают под половиной площади Нидерландов. Здесь выращивается около 15 разных сортов помидоров. В 2015 году международное жюри агропромышленных экспертов признало тепличное хозяйство Дюжвестижнов самой автономной фермой по выращиванию томатов в мире.

Но теплицы могут в скором времени уйти в прошлое. Сегодня огромные инвестиции направлены на развитие так называемых «умных ферм», которые обладают суперэкономичными показателями и требуют меньшего количества земельных ресурсов. «Современное техническое пространство находится в уникальном положении, — говорит вице-президент по развитию бизнеса американской компании AgTech Accelerator Corp Кори Хак. — Мы должны увеличить производство урожая, ограничив использование земельных ресурсов и минимизировав затраты по пресной воде — 70% пресной воды уже используется в сельском хозяйстве. И единственный способ этого достичь — использовать новые технологии».

Компания Plenty из Сан-Франциско создала пластиковые стеллажи высотой до шести метров, в которых выращиваются зелень и салаты. Растения высаживаются не в почву, а в губчатое вещество, которое ее заменяет. Поливают их водой, обогащенной минералами. На «умных фермах» можно выращивать любые культуры, кроме корнеплодов и плодов. Урожайность таких ферм в 350 раз выше, чем у обычных полей. Глава Plenty Мэтт Барнард сказал, что компания собирается изменить подход к выращиванию продуктов питания, и в то же время снизить их себестоимость и конечную потребительскую цену. К тому же руководство компании хочет создать всемирную фермерскую сеть, чтобы поставлять свежие продукты на стол потребителя в течение нескольких часов, после того как они были собраны на ферме. Такие амбициозные планы заинтересовали инвесторов. Первым миллиардером, который заинтересовался «умными фермами», стал Масаеси Соном — первый в рейтинге-50 самых богатых людей Японии по версии Forbes. Его технологический инвестиционный фонд SoftBank Vision уже вложил в компанию умного фермерского комплекса Plenty $200 млн. К японскому бизнесмену присоединился генеральный директор Amazon.com Джефф Безос. Такие смелые инвестиции говорят о том, что у подобных проектов есть серьезное будущее.

Во всем мире сельхозпроизводители активно внедряют инновации, хотя эту часть промышленности сложно назвать самой передовой. Сельскохозяйственный рынок довольно специфичен: деньги, вкладываемые в его развитие, подвержены огромным рискам — погодные катаклизмы, вредители, инфляция и ценовые риски, а также человеческий фактор увеличивают сроки окупаемости дорогостоящих вложений. Пока что лидерами в развитии AgTech являются американские, израильские, голландские и другие западные компании. Но все мы видим, что через пару лет после появления на свет новые технологии неизбежно приходят и на наши рынки. И несмотря на то, что украинский агросектор достаточно неоднородный, в Украине с каждым годом появляется все больше стартапов, заинтересованных в решении проблем агросектора — как в управлении землей и логистикой, так и в планировании агропроизводства. И для успешного развития им необходимо участие в международных форумах, акселераторах, грантах и стипендиальных программах, которые позволят найти выход на западные инвестиционные рынки и развиться в крупные компании.

Ссылка на источник

Изменено пользователем Редактор
Ссылка на комментарий

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйте новый аккаунт в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить работу сайта. Дальнейшее пребывание на сайте означает согласие с их применением.