Вести с полей: есть ли место IT в сельском хозяйстве

По прогнозам ООН, к 2050 году население Земли вырастет до 10 млрд человек, и к тому времени, чтобы его прокормить, мы должны будем производить на 70% больше продовольствия. Задача нетривиальная, но решить её можно с помощью современных технологий.

К счастью, сельское хозяйство (СХ) постепенно перестаёт быть лишь территорией плуга и бороны — есть здесь место и для IT. Мы сделали обзор технических решений, которые применяют фермеры в России и других странах, и рассмотрели самые многообещающие стартапы в агротехе.

Из статьи вы узнаете:

• Как IT помогают спасать человечество от голода
• Как применяют IT-технологии в зарубежном сельском хозяйстве
• Какие стартапы наделали шума в мировом агротехе
• Как дела у российского агротеха
• Что читать, смотреть и слушать про AgroTech

Как IT помогают спасать человечество от голода

В XXI веке сельскохозяйственная отрасль столкнулась с изменением климата, деградацией почвы, дефицитом воды и нехваткой рабочей силы. К счастью, инженеры предложили решения, которые могли бы стать отличным подспорьем в этой ситуации.

Все они основаны на уже знакомых информационных и телекоммуникационных технологиях:

• GPS (Global Positioning System) — для автоматического управления тракторами и сокращения расхода топлива;
• IoT (Internet of things) — позволяет получать информацию о состоянии агрокультур, параметрах воздуха в теплицах и так далее;
• компьютерное зрение — для анализа местности и автоматизированных работ на полях;
• big data — для обработки данных о состоянии урожая, параметрах окружающей среды и так далее;
• беспилотные летательные аппараты — для съёмки местности, картографирования и так далее;
• облачные вычисления — для удалённого управления ресурсами (например, в приложениях Farming-as-a-Service).

Точное земледелие

Одно из таких решений — точное земледелие, которое позволяет управлять эффективностью посевов на основе данных. Оно опирается сразу на комплекс технологий, среди которых GPS, дроны и IoT. По сути, это геоинформационная система (ГИС), заточенная под нужды аграриев.

На протяжении всей истории фермеры сеяли зерно, вносили удобрения и поливали землю «на глаз». Но почва на огромном поле неоднородна: различаются уклоны на участках, глубина подземных вод и даже направление ветра. Поэтому и состояние посевов везде было разное.

Точное земледелие позволяет эффективно использовать ресурсы в таких условиях. Там, где нужно, фермер использует больше воды, удобрений и химикатов, а на менее требовательных участках — экономит. Помимо того что система приносит очевидную выгоду, она ещё снижает нагрузку на почву и способствует сохранению экологии.

Агродроны

Беспилотные летательные аппараты проводят точное картографирование, определяют влажность воздуха и почвы, контролируют состояние посевов и ирригации. В результате снижается занятость работников, что, в свою очередь, существенно уменьшает операционные затраты.

Например, дрон DJI Phantom 4 RTK поддерживает постобработанную кинематическую съёмку (post processing kinematic, PPK) — технологию, которая анализирует и корректирует данные с GPS-спутников после загрузки в ПК. Плюс РРК в том, что она не требует сильного уровня сигнала, поэтому подходит для длительных полётов и может работать на значительном удалении от оператора.

Правда, здесь есть существенное ограничение. В апреле 2023 года, в связи с указом президента «О мерах, осуществляемых в субъектах Российской Федерации в связи с Указом Президента Российской Федерации от 19 октября 2022 года №756» в 47 из 85 регионов России ввели запрет на полёты беспилотников.

Беспилотные комбайны с ИИ

С июня по октябрь 2020 года российские комбайны с искусственным интеллектом Gognitive Agro Pilot в автономном режиме обработали 160 тыс. га, собрав более 730 тыс. тонн урожая. Экономия за счёт использования беспилотных технологий составила более 500 млн рублей.

В дополнение к ИИ для управления движением используется система геопозиционирования. Она эффективна в зонах, где отсутствуют визуальные ориентиры.

К началу 2024 года разработчики планируют реализовать автономную работу умных тракторов с «лидером». Оператор звена будет управлять ведущим трактором, а остальные тракторы будут ориентироваться на него. В планах на 2025 год — создание полностью автономных тракторов.

Помимо того, что система позволяет сэкономить на топливе и человеческих ресурсах, она автоматически передаёт в мессенджеры владельцев тракторов отчеты о ходе работы. А также транслирует в системы управления предприятиями данные о состоянии машины и ходе работ с фото и видео.

Farming-as-a-Service

Фермерство как услуга (Farming-as-a-Service, FaaS) — это вид облачной платформы, на которой провайдер предоставляет программное обеспечение для управления производством и сбытом сельскохозяйственной продукции.

Можно выделить три направления, в которых фермеры пользуются FaaS:

• аналитика — сбор данных о состоянии почвы, урожая и погодных условиях, помощь в принятии решений и так далее;
• производство — аренда сельскохозяйственной техники с оплатой по факту использования, помощь в выборе и закупке агрокультур;
• сбыт продукции — удобная коммуникация с потребителями из других регионов и стран без посредников.

Особым спросом FaaS-приложения пользуются в вертикальном земледелии. Это вид растениеводства, в котором агрокультура выращивается в закрытом помещении и зачастую без почвы.

Пример многообещающего FaaS-стартапа, по мнению зарубежных инвесторов, — греческая платформа AgroApps. На ней фермеры получают консультации, помощь в планировании сельскохозяйственного цикла, сезонные и краткосрочные прогнозы погоды с «высокой точностью». Кроме того, платформа помогает фермерам находить покупателей по всему миру.

Как применяют IT-технологии в зарубежном сельском хозяйстве

Мировые расходы на AgroTech в 2025 году, по прогнозам аналитиков, могут вырасти втрое по сравнению с 2020 годом и достичь 15,3 млрд долларов. Это связано с описанной выше проблемой: нужно увеличивать количество производимой продукции при сильно ограниченных ресурсах. Опыт развитых стран показывает, как технологии могут повысить эффективность их использования.

Например, в Японии только 15% территории пригодны для ведения сельского хозяйства. Поэтому страна делает ставку на IoT, большие данные и роботизацию. Один из ярких проектов — GyuHo SaaS («шагающая корова»), или Connected Cow («подключённая корова»).

На каждое животное надевается браслет, который считает, сколько шагов корова сделала за день. Полученные данные помогают понять, здорова ли корова, и определить подходящий момент для зачатия телят — в этот период число шагов, сделанных коровой, многократно увеличивается. По данным разработчиков, успешность оплодотворения возрастает с 44% до 90%. Система также на 70 % даёт возможность выбрать пол будущих телят.

Другой пример — ферма Hands Free Hectare в Великобритании. Там автоматизированы все процессы: от посева до сбора урожая. В поле работают только дроны и модифицированные тракторы, а персонал контролирует их работу из диспетчерской. Машины собирают 4,5 т ячменя на площади в 2,5 га.

Дроны оборудованы мультиспектральными датчиками, которые выполняют детальную съёмку сельхозугодий. Специальные машины берут образцы земли для оценки её состояния и подбора минеральных удобрений. Посев также полностью отлажен, а камеры вовремя предупреждают о вредителях и сорняках.

Какие стартапы наделали шума в агротехе

Агропромышленный комплекс (АПК) считается одним из самых консервативных в плане внедрения инноваций. Но в мировой практике есть проекты, которые способны удивить.

SAM-DIMENSION: умная борьба с сорняками

Один из таких примеров — немецкий стартап SAM-DIMENSION. Это комплекс, который с помощью компьютерного зрения, data science и дронов помогает найти сорняки на ранней стадии созревания. Он определяет точное геолокационное положение всходов сорняка и на основе полученных данных рисует цифровую карту для внесения гербицидов.

Не менее умная борьба с борщевиком

Российская компания 2050.Digital изобрела способ борьбы с борщевиком Сосновского. Разработчики смогли создать единую систему для подавления сорняка, которая включает в себя космический мониторинг, разведку беспилотниками и химобработку без участия человека.

Для обнаружения скопления борщевика система 2050.digital использует мульти- и гиперспектральную съёмку, а также специальные программы для анализа изображений на основе ИИ и машинного обучения. Такая технология позволяет экономить 20–30% средств агрохимии.

Механическая рука для комбайна

Другой заметный стартап — американский TerraClear. Компания предоставляет услуги по очищению сельской территории от камней и скал, которые мешают засеиванию и сбору урожая. Её устройство Rock Picker монтируется на гусеничный погрузчик или борт сельхозтехники за пять минут. Оно способно работать на любых поверхностях грунта и собирать до 400 камней в час с максимальным весом около 130 кг.

Как дела у российского агротеха

По большому счёту, главный драйвер развития технологий в отечественном сельском хозяйстве — государство. В 2022 году Правительство РФ пообещало выделить более 900 млн рублей на цифровизацию АПК. А в этом году Минэкономразвития внесло сельское хозяйство в список приоритетных направлений для внедрения ИИ. На сегодняшний день уровень внедрения составляет около 20%.

Другой амбассадор агротеха в России, также связанный с государством, — Россельхозбанк. К 2020 году вокруг него выстроилась целая экосистема AgroTech-сервисов, среди которых сайт для поиска работы и сервис для заказа агротуров. И в центре всего этого — платформа «Своё Фермерство», на которой предприятия АПК и индивидуальные фермеры могут найти покупателей своей продукции, подобрать сотрудников и получить льготное финансирование.

В марте 2022 года банк запустил образовательный проект «РСХБ в цифре». На его базе проходят конференции, обучающие курсы и стажировки для начинающих IT-специалистов, менеджеров и предпринимателей в области СХ.

Крупные игроки уверены, что отрасль в ближайшем будущем ожидает уверенный рост. И к 2030 году сельское хозяйство станет самой привлекательной отраслью для IT-специалистов.

Правда в регионах пока редко можно встретить интеллектуальные системы управления фермами, ИИ и пресловутую «бигдату». Внедрение технологий, в основном, ограничивается механизацией и автоматизацией рутинных действий.

Например, в СПК «Коелгинское» в Челябинской области в прошлом году ввели в эксплуатацию доильно-молочный блок с доильной установкой карусельного типа на 50 мест. Стоимость установки — 400 млн рублей, производство — немецкой компании Westfalia. В июле этого года будет сдан ещё один на 70 мест.

Хотя небольшие шаги в сторону автономных систем всё же делаются:

Что касается технологий IT в сельском хозяйстве, то, по словам предпринимателя Анатолия Шундеева, их вполне хватает. Тут вопрос скорее не в их количестве, а в стоимости.

Многие аграрии пока не могут себе позволить строить доильные залы, поэтому и производительность труда заметно ниже, чем в зарубежных странах.

Что читать, смотреть и слушать про AgroTech

Напоследок — небольшой список каналов и сайтов, на которых можно следить за новостями из мира агротеха.

Если не считать отдельные статьи в разноплановых онлайн-изданиях, то русскоязычных источников, посвящённых AgroTech, пока довольно мало. И все они связаны с Россельхозбанком:

• Блог РСХБ на «Хабре» — интересные технические статьи;
• «РСХБ в цифре» — сайт одноимённой платформы;
• Телеграм-канал «РСХБ в цифре»;
• «Агротех Стартапы» — телеграм-канал о стартапах и венчурных инвестициях в сельском хозяйстве;
• AgroCode Hub — сообщество, которое организует митапы, хакатоны и конференции в сфере AgroTech;
• Подкаст «Цифровая грядка».

Англоязычные сайты:

• World Agritech — всё о новинках зарубежного сельхозмашиностроения;
• Animal AgTech — международный саммит по инновациям в сфере животноводства и растениеводства;
• Раздел в StartUs Insights — ежегодная подборка самых заметных агротехических стартапов.