Современные
Лабораторные Технологии
Совлат

+7 473 300 31 04 (Воронеж)

+7 495 374 91 34 (Москва)

info@sovlat.ru

Воронеж, Солнечная 33

Технологии: будущее сельского хозяйства

Технологическая революция в сельском хозяйстве во главе с достижениями в области робототехники и сенсорных технологий, похоже, разрушит современную практику.

На протяжении веков, по мере того, как фермеры применяли больше технологий для достижения максимальной урожайности, вера в то, что «чем больше, тем лучше», стала доминировать в сельском хозяйстве, делая маломасштабные операции непрактичными. Но достижения в области робототехники и сенсорных технологий угрожают разрушить сегодняшнюю модель агробизнеса. «У интеллектуальных роботов есть потенциал изменить экономическую модель ведения сельского хозяйства, так что шанс стать небольшим производителем снова становится возможным», - говорит инженер-робототехник Джордж Кантор из Университета Карнеги-Меллона в Питсбурге, Пенсильвания.

Робототехника и сенсорные технологии XXI века способны решать проблемы, столь же старые, как само сельское хозяйство. «Я считаю, что, перейдя на роботизированную сельскохозяйственную систему, мы сможем значительно повысить эффективность и устойчивость производства сельскохозяйственных культур», - говорит Саймон Блэкмор, инженер Университета Харпер Адамс в Ньюпорте, Великобритания. В теплицах, посвященных выращиванию фруктов и овощей, инженеры изучают автоматизацию как способ снижения затрат и повышения качества. Устройства для мониторинга роста овощей, а также роботизированные сборщики в настоящее время проходят испытания. Для фермеров, выращивающих скот, сенсорные технологии могут помочь в управлении здоровьем и благополучием их животных («Отслеживание животных»). В настоящее время ведется работа по улучшению мониторинга и поддержанию качества почвы («кремниевые почвенные спасатели») и по устранению вредителей и болезней, не прибегая к неизбирательному использованию агрохимикатов («устранение вредителей»).

Хотя некоторые из этих технологий уже доступны, большинство из них находятся на стадии исследований в лабораториях и дочерних компаниях. «Производители крупной техники не вкладывают свои деньги в производство сельскохозяйственных роботов, потому что это идет вразрез с их текущими бизнес-моделями», - говорит Блэкмор. Такие исследователи, как Блэкмор и Кантор, являются частью растущего числа ученых, планирующих революцию в сельскохозяйственной практике. Если им это удастся, они навсегда изменят то, как мы производим еду. «Мы можем использовать технологии, чтобы удвоить производство продуктов питания», - говорит Ричард Грин, сельскохозяйственный инженер Harper Adams.

Созревшая продукция для сбора

Нидерланды славятся эффективностью своих теплиц для выращивания фруктов и овощей, но эти операции зависят от людей, которые собирают продукцию. «Люди все еще лучше, чем роботы, но много усилий уделяется автоматическому сбору урожая», - говорит Элдерт ван Хентен, сельскохозяйственный инженер из Университета Вагенинген в Нидерландах, который работает над сборщиком сладкого перца. Задача состоит в том, чтобы быстро и точно идентифицировать перец и не разрезать основной стебель растения. Ключ кроется в быстром, точном программном обеспечении. «Мы проводим глубокое обучение на машине, чтобы она могла быстро интерпретировать все данные с цветной камеры», - говорит ван Хентен. «Мы даже подаем данные с обычных уличных сцен в нейронную сеть, чтобы лучше их обучать».

В Великобретинии Грин разработал сборщик клубники, который, по его словам, может собирать фрукты быстрее, чем люди. Он использует стереоскопическое зрение с камерами RGB для захвата глубины. «Наши партнеры из Национальной физической лаборатории работали над этой проблемой в течение двух лет, но однажды провели мозговой штурм и наконец сделали его», - говорит Грин, добавляя, что решение слишком коммерчески чувствительно, чтобы делиться им. Он считает, что группы роботов под надзором могут вступить в дело сборщиков клубники примерно через пять лет. Университет Харпера Адамса рассматривает возможность создания дочерней компании для коммерциализации этой технологии. Однако большое препятствие для коммерциализации заключается в том, что производители продуктов питания требуют роботов, которые могут собирать все виды овощей, говорит ван Хентен. Например, разнообразие форм, размеров и цветов томатов затрудняет их сбор, хотя уже есть робот для удаления нежелательных листьев с растений.

Еще одним ключевым местом для повышения эффективности является время. Слишком ранний сбор расточителен, потому что вы пропускаете рост, но слишком поздний сбор сокращает время хранения. Инженер точного земледелия Мануэла Зуде-Сассе из Института сельскохозяйственного машиностроения и биоэкономики им. Лейбница в Потсдаме, Германия, прикрепляет датчики к яблокам для определения их размера и уровня содержания пигментов хлорофилла и антоцианина. Данные поступают в алгоритм для расчета стадии разработки, и, когда настало время для сбора урожая, производители уведомляются с помощью смартфона.

Подобные датчики устанавливают на груши, цитрусовые, персики, бананы и яблоки (на фото). Проводятся полевые испытания в коммерческой оранжерее томатов и яблоневом саду. Она также разрабатывает приложение для смартфонов для производителей вишни. Приложение будет использовать фотографии вишни, сделанные производителями, чтобы рассчитать темп роста и показатель качества.

Выращивание свежих фруктов и овощей - это поддержание высокого качества при минимальных затратах. «Если вы можете запланировать сбор урожая для оптимального развития фруктов, то вы сможете получить экономическую и качественную выгоду», - говорит Зуде-Сассе.