Сельское хозяйство в XXI веке: как технологии меняют отрасль

1. Геоинформатика на поле

Современное растениеводческое хозяйство немыслимо без геоинформационных технологий. Когда вы открываете «Яндекс.Карты», Maps.me или 2ГИС для поиска ближайшего открытого магазина — вы пользуетесь теми же геоинформационными системами (ГИС), которые применяют прогрессивные фермеры в России и за рубежом. Разве что «растениеводческие» карты еще более дотошные и богатые данными, чем карты городские.

Что такое ГИС? Это «прокачанная» карта, в которую внесена вся необходимая для той или иной задачи информация. Если в автомобильном навигаторе это сведения о пробках и авариях, в городской карте — отзывы пользователей и часы работы заведения, то в сельскохозяйственных ГИС собираются данные о состоянии поля. Рельеф, температура, количество выпавших за N-ное время осадков, даты высева семян и последней обработки от болезней — все это можно отследить, проанализировать и использовать с пользой для будущего урожая.

Специалисты по сельскохозяйственным ГИС собирают и данные со спутников, и сведения, полученные прямо на поле: да, для составления «правильной» карты необходимо приехать на место, обойти всю территорию на своих двоих и не прекращать общение с агрономом — тем человеком, который и отвечает за технологию выращивания растений. Агроном обычно вносит актуальные данные, которые «подгружаются» на виртуальную карту — например, 6 августа прошел такой-то силы дождь, а 21 июня была проведена обработка инсектицидами (средством против насекомых-вредителей).

В российском растениеводстве давно прижился термин «точное земледелие» или «точное вождение». Им обычно называют контролируемое компьютером применение техники (комбайнов, сеялок, плугов). К примеру, для равномерного и правильного роста пшеницы необходимо, чтобы каждое семечко легло четко в предназначенное ему ложе на определенном расстоянии от соседа, а «шеренга» будущих всходов была идеально ровной — так будет легче собирать урожай. Сеялка и оборудованный ею трактор подключены к сети и строго следуют намеченному ритму — сверяясь с картой так, чтобы исключить человеческий фактор. Большинство отечественных и иностранных сельхозмашин сразу оборудованы такими системами — или их можно подключить за дополнительную плату при покупке, как подключают, например, климат-контроль в автосалоне.

2. Биотехнологии: из пробирки в стойло

Производители говядины и владельцы молочных ферм давно знакомы с таким термином, как «сексированное семя». Что это такое? Современным владельцам скота не обязательно держать своих быков-производителей — можно покупать сперму по-настоящему заслуженных животных с идеальной генетикой и искусственно осеменять телок, выбирая при этом семя определенного пола. Нужно нарастить поголовье молочного стада? Приобретаете будущие женские особи на стадии сперматозоида. Нужно производить больше мяса? Тогда — сперматозоиды, которые скоро станут молодыми бычками.

Еще дальше пошли разработчики из стартапа Soos: им удалось создать такую инкубационную систему для цыплят, которая способна изменить пол эмбриона на ранней стадии. Система, регулируя температуру, влажность, уровень углекислого газа и звуковых вибраций, влияет на экспрессию гена DMRT1, отвечающего за пол будущего цыпленка. Получается, что уже в пробирке можно выбрать, для каких целей производителю нужен молодняк: нарастить объем «выпускаемых» яиц (в сельском хозяйстве это называется «яйценоскость») или бройлеров на убой?

© 4otogen / Shutterstock

Непосвященному человеку может показаться, что в этом методе есть что-то невероятно циничное и антигуманное, однако здесь птицеводство на самом деле далеко продвинулись: раньше было принято «выбраковывать» яйца, когда зародыши в них уже созрели.

К слову о гуманности: самый известный биотехнологический эксперимент в истории тоже связан с сельским хозяйством: в 1996 году на свет появилась первая в истории клонированная овечка по кличке Долли. Клонирование — технология, позволяющая создавать полные «копии» уже живущих (или живших раньше) существ, и для животноводства, которое все больше задумывается о гуманности и этичности, этот путь может быть удобным в дальнейшем технологическом развитии.

3. Роботы и дроны вместо людей

Уже сегодня дроны стали частью сельской повседневности — конечно, пока не в глухих селах на 15 жителей, а в крупных агрохолдингах. Дрон способен облетать поля с растущими культурами и, осматривая растения, обновлять информацию о них: например, на всходах подсолнечника появилась гниль от переувлажнения, а цвет листьев кукурузы на 10% отличается от нормы в сторону желтого. Эти данные в наше время еще нуждаются в анализе человеческим разумом (разумом агронома), но кто знает, что научатся делать дроны в будущем?

Беспилотные тракторы — другой тренд. Несколько лет назад крупнейшие производители сельхозтехники CLAAS, John Deere и Ростсельмаш уже обкатали опытные беспилотные образцы, и постепенно все больше фермеров выбирают такие модели.

4. Виртуальная ветеринария

«Умным пастухом» уже мало кого удивишь (обычно так метафорически называют систему слежения за животными), а вот «виртуальным ветеринаром» пока еще можно: в России такая технология — большая редкость.

Направлений здесь два. Первое — чипирование животных специальными устройствами, которые собирают всю информацию об их состоянии: например, приложение BovControl позволяет идентифицировать и внести в базу каждое животное, а также собрать коллекцию фотографий всех особей на разных этапах жизни — и, как следствие, отследить значимые изменения и потенциальные болезни. Грубо говоря, корова входит в коровник после прогулки, система сама ее фотографирует, взвешивает, нон-стоп измеряет температуру и давление — и сигнализирует ветеринару из плоти и крови о значимых изменениях.

digitalfoodlab.com

Второе — тесты на «виртуальных животных». Как и в случае с изобретением и выводом на рынок «человеческих» лекарств, препараты для скота, свиней и птиц также нуждаются в предварительных исследованиях. Компьютерное моделирование в 2020-е годы позволяет создать настоящую модель живого существа in silico — «в кремнии», то есть в виртуальном пространстве, и проанализировать влияние тех или иных веществ на организм без буквального производства лекарства и без рисков для животного. Пока что точность данных заметно ниже тестов in vivo («на живых существах») и даже in vitro («в пробирке»), но вскоре из вспомогательных методов такие исследования перерастут в основные.

5. «Интернет вещей» и большие данные

Все, что мы перечислили выше, немыслимо без создания на ферме единой базы данных. Она должна аккумулировать и обрабатывать информацию, предоставляя ее агроному, ветеринару, комбайнеру и генеральному директору в удобном, понятном формате. В свою очередь, такие коллекционирование и обработка невозможны без «интернета вещей» — системы, объединяющей в единое целое все приборы, всю технику, все поля, животных и растения. Чипы из уха телки или быка отправляют информацию на ферму; дрон передает сведения трактору, а тот — агроному и завхозу (надо же и на бензине сэкономить!); каждый бит информации фиксируется и осмысливается.

Какова конечная цель сбора данных? Во-первых, конечно, повышение эффективности фермы — а с этим у предприятий сельского хозяйства традиционно намного хуже, чем у «городских» предприятий (тут влияет кадровый голод и нежелание талантливых менеджеров ехать в деревню). Во-вторых, большие данные и «интернет вещей» позволяют сделать производство более экологичным: контролировать объемы внесения химикатов и антибиотиков, ограничивать выбросы выхлопных газов и метана, оптимизировать расходы на транспортировку и хранение продукции. Сами по себе большие данные — не панацея: их нужно не только дотошно и с умом собирать, но и грамотно анализировать. А это — и тем более принятие решений! — пока что работа человека.

Что дальше? Вторая «зеленая революция»!

В середине XX века в Мексике, тогда очень бедной и засушливой стране, стартовала масштабная программа по селекции растений, которая в итоге дала старт «зеленой революции». Вывод в производство новых семян пшеницы, кукурузы и других культур привело к взрывному росту сельского хозяйства по всему миру, тому самому росту, который сегодня позволяет прокармливать 8 млрд человек.

#дети #технологии #наука #Сириус

В Президентском Лицее открылась лаборатория для школьников

Читать

Вторая зеленая революция, начало которой провозглашают ученые сейчас, связана с высокими технологиями: изучением «больших данных», тотальной компьютеризацией, генной инженерией. Умелое применение всех этих технологий может привести к тому, что растениеводы научатся собирать не по одному-два, а по пять-шесть урожаев в год, а животноводы — производить больше мяса с гораздо меньшим вредом для окружающей среды. Правда, чтобы революция состоялась, нужен разумный подход: не только «бизнесовый», но и «экологический». Об этом предстоит размышлять новому поколению фермеров и все чаще работающих на фермах специалистов из мира IT.