Умное сельское хозяйство — реальность или фантазии?
Текущие международные отношения показывают, что России нужно избавляться от зависимостей от внешних игроков в ключевых сферах, определяющих обороноспособность страны. Одной из таких сфер является поставки и производство продовольствия для собственного населения. Можно сказать проще, в случае ухудшения ситуации в стране народ не должен голодать.
Научные результаты для решения этой важнейшей задачи как никогда важны. Успехи и научный задел ученых в сфере сельского хозяйства могут сильно упростить решение этой проблемы. Вот только сами вопросы эти не настолько просты.
На эту и другие темы корреспондент ИА Красная Весна поговорил с заведующим лабораторией «Информационного обеспечения точного земледелия» Агрофизического НИИ, доктором сельскохозяйственных наук, членом-корреспондентом РАН Вячеславом Якушевым.
Корр.: Вячеслав Викторович, Вы руководите лабораторией «точного земледелия». Расскажите, что это такое и чем оно отличается от обычного земледелия?
Вячеслав Якушев: Традиционное земледелие рассматривает сельскохозяйственное поле как однородное и, соответственно, агротехнические операции, такие как посев, внесение удобрений, средств защиты растений и другие, проводятся одинаково по всей площади поля. На самом деле в подавляющем большинстве сельскохозяйственные поля не являются однородными! То есть, грубо говоря, на каждом квадратном метре поля различные почвенные, агрономические, ландшафтные условия, что естественно влияет на растение и соответственно на количество и качество урожая. Точное земледелие учитывает эту внутриполевую неоднородность, и именно в этом его отличие от традиционного земледелия.
Корр.: Каким образом учитывается эта неоднородность?
Вячеслав Якушев: Это стало возможным с появлением глобальных навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS), развитием электроники, робототехники, различных сенсоров и датчиков, специализированного программного обеспечения. Сегодня мы проводим почвенное, агрохимическое и агрофизическое обследование полей с координатной привязкой с точностью меньше метра. Собранные данные, в том числе и с помощью беспилотников и космических аппаратов, анализируются в специальном программном обеспечении, где создаются так называемые карты-задания, которые переносятся в бортовые компьютеры тракторов. Современная сельскохозяйственная техника оснащена бортовой электроникой и робототехникой, позволяющей проводить агротехнические операции дифференцированно, учитывая внутриполевую неоднородность поля. Зерновые комбайны при уборке зерна создают карту урожайности, и агроном может оценить эффективность использования буквально каждого квадратного метра поля!
Корр.: Какова эффективность технологий точного земледелия? Что это даёт крестьянину и конечному потребителю?
Вячеслав Якушев: На протяжении всей истории человечества одной из главных являлась задача накормить людей и решение этой задачи традиционно лежит на плечах крестьян. Вместе с тем, по некоторым оценкам, сельское хозяйство является самым вредным для биосферы Земли производством! Если взять весь вред, всё антропогенное влияние человечества на природу за 100%, то доля сельского хозяйства будет порядка 60–70%! Таким образом перед нами стоит две прямо противоположные задачи — накормить людей и сохранить природу.
Один из путей решения одновременно обеих задач, это переход к «умным» технологиям точного земледелия. В развитых странах этот процесс активно идет с начала 90-х годов прошлого века. В России тоже есть определенные успехи в этой области, но это пока лишь первые шаги. На основе своего многолетнего практического опыта можно утверждать, что эти технологии позволяют экономить порядка 30% удобрений и до 60% пестицидов, на 15–20% повышать урожайность, на порядок повышать качество продукции и значительно снижать вред окружающей среде! Это достигается именно за счет дифференцированного подхода ко всем агротехническим операциям, то есть вносим только там, где нужно и в нужном количестве.
Корр.: Вы упомянули о многолетнем практическом опыте. Расскажите подробнее, пожалуйста, как Вы пришли к этим технологиям.
Вячеслав Якушев: Наш Агрофизический институт является одним из первых в мире, кто стал заниматься этим направлением. Основатель нашего института Абрам Фёдорович Иоффе ещё в 1955 году говорил: «Недалеко то время, когда решающую роль в управлении сложнейшей отраслью человеческой деятельности будет играть электронный агроном, способный учесть множественность сложнейших зависимостей в сельском хозяйстве и предложить единственно правильное решение по оперативному управлению сельскохозяйственным предприятием» (А.Ф. Иоффе, 1955 г., Москва, Кремлевский дворец).
Институт еще в 60–70-х годах прошлого столетия занимался так называемым «программированием урожаев», тогда уже появились ЭВМ и открылись новые возможности по моделированию продукционного процесса. По сути, точное земледелие является продолжением работ в этом направлении. Зарубежные отцы-основатели точного земледелия ссылаются в своих публикациях на работы наших ученых того времени.
Я занимаюсь этим направлением с 2000-х годов. Закончил Санкт-Петербургский университет, факультет прикладной математики — процессов управления. Затем работал инженером-программистом в институте связи, инженером-экономистом в торговой фирме, а потом пришел работать в Агрофизический НИИ, где директором в то время был мой отец, академик Якушев Виктор Петрович. В то время я собирался уехать работать в Европу программистом, ждал приглашения, но оно задерживалось — нужно было подождать. Мой отец и предложил мне тогда временную работу в АФИ, где в то время работал всего один программист. Направление точного земледелия что называется «затянуло», я окончил ПТУ по специальности тракторист и стал, наконец, трактористом-программистом. Это позволяет непосредственно участвовать в проведении полевых опытов по точному земледелию на полях Меньковского филиала АФИ, а также в других хозяйствах в различных регионах страны.
Корр.: Вы сказали, что в развитых странах процесс внедрения точного земледелия идет давно. Скажите, есть ли у России шанс стать одним из лидеров в этой области? Ведь Россия имеет значительный природный потенциал для сельского хозяйства, огромные территории.
Вячеслав Якушев: Россия по своему почвенно-климатическому потенциалу может прокормить порядка 700–800 миллионов человек, а это примерно столько, сколько ежегодно голодает на планете Земля. Мы можем и должны доминировать на мировом рынке продовольствия! Однако для этого, очевидно, необходимо разрабатывать новые сорта и новые эффективные технологии «умного сельского хозяйства», в том числе технологии точного земледелия. Технологии точного земледелия — это в первую очередь программное обеспечение, датчики, сенсоры, программно-аппаратные комплексы, спутниковая/аэрофотосъемка и сопряженные с ними наземные измерения, и многое другое. Большие перспективы, на мой взгляд, в создании интеллектуальных систем, систем, основанных на знаниях и сетевых сервисов на их основе.
По оценкам рабочей группы FoodNET Национальной технологической инициативы (НТИ), программы, инициированной президентом Путиным, объем мирового рынка технологий «умного сельского хозяйства» к 2035 году составит порядка 480 млрд. долларов. Это большой, только начинающий развиваться рынок. Россия всё еще сильна школой математики и моделирования, наши программисты одни из лучших в мире. Это наш шанс занять достойное место в мире не только как производителя собственно продовольствия, но и новых цифровых технологий для сельского хозяйства.
Корр.: Сейчас все говорят о цифровизации экономики и технологическом прорыве, обозначенном в майских указах президента. Какие перспективы в этом направлении в сельском хозяйстве России, на Ваш взгляд?
Вячеслав Якушев: Переход агропромышленного комплекса России к технологиям точного земледелия, на мой взгляд, будет являться частью технологического прорыва, о котором говорит президент. По сути, это переход сельского хозяйства на новый технологический уровень, по масштабам изменений сравнимый с переходом от лошади к трактору, который вывел тогда сельское хозяйство на новый уровень производительности.
Точное земледелие — это и есть цифровизация агротехнологий, и внедрение этих технологий идет давно, но недостаточными темпами, на мой взгляд. Главной причиной этого является бедность главного потребителя технологий — сельхозпроизводителя. Сельскохозяйственные предприятия всех форм собственности сегодня сильно закредитованы, и свободных средств для инвестиций в модернизацию предприятия недостаточно. Необходимы кредиты по низким ставкам! В настоящее время государство субсидирует сельхозпроизводителя, однако размер субсидий меньше на порядок по сравнению с развитыми странами, но всё же этот уровень существенный и растет год от года. Технологии точного земледелия помимо плюсов, о которых я уже сказал, позволяют осуществлять мониторинг в режиме онлайн за использованием государственных субсидий. Эти технологии помогут навсегда уйти от утверждения, что сельское хозяйство — «черная дыра» для бюджета.
Корр.: А какова сегодня ситуация с разработчиками цифровых технологий для сельского хозяйства? Много ли таких компаний на рынке России?
Вячеслав Якушев: К сожалению, отечественных разработчиков на этом рынке немного, но они есть. Это разработчики и «железа» и «софта», а также, собственно агротехнологий. Например, на Всероссийском «Дне поля 2019», который проходил в этом году в Ленинградской области и Санкт-Петербурге, Агрофизический институт демонстрировал программно-аппаратный комплекс для дифференцированного внесения агрохимикатов отечественного производства. Этот комплекс состоит из различных компонентов, производителями которых являются российские компании.
Для того, чтобы таких компаний становилось всё больше и для того, чтобы наши разработки были конкурентоспособны не только на внутреннем, но и на внешнем рынках, необходимо вкладывать деньги в НИОКР, а этого пока не происходит. Уровень финансирования государственных научно-исследовательских учреждений сельскохозяйственного направления был и остается крайне низким! Наш Агрофизический институт, например, аттестован в научное учреждение 1-й категории, но это пока слабо отразилось на нашем положении.
Зарплаты научных сотрудников сегодня, согласно Указу президента, должны составлять не менее 200% от средней заработной платы по региону, однако в 2018 году такой уровень у нас держался только пять месяцев, а в 2019м — три месяца. Но самое главное, что под действие этого указа не попадают научные работники — инженеры, лаборанты, техники и другие работники, без которых проведение НИОКР невозможно!!! Когда научный сотрудник получает зарплату в пять раз больше инженера-программиста, это несправедливо, это просто разваливает коллективы. «Цифру» делают инженеры-программисты — это же очевидно! А как создавать цифровые технологии, если в НИИ зарплата инженера-программиста 25 тысяч рублей? Поэтому инженеры-программисты отсутствуют как класс в государственных научных учреждениях сельскохозяйственного направления. И кто будет осуществлять цифровизацию сельского хозяйства мне, например, непонятно.
Была надежда на Национальную технологическую инициативу, думали под наши НИОКР открыть финансирования там, ведь создан существенный задел в этом направлении! Но дорожная карта по платформе FoodNet до сих пор не утверждена, проекты не финансируются, хотя дорожная карта была подготовлена еще в марте 2018 года. Надеюсь, эта программа всё же заработает и будет доступна для отечественной науки.
Корр.: Вы упомянули технологии искусственного интеллекта. Не боитесь, что они вытеснят человека из производственного процесса?
Вячеслав Якушев: Специалисты разделяют искусственный интеллект на две условные части — высокого и низкого уровня. Высокий уровень, это когда искусственный интеллект сам себя осознает, а низкий уровень— это, условно говоря, «автоматизация плюс». Говоря о технологиях искусственного интеллекта мы, безусловно, говорим о низком уровне. Эти технологии должны избавить человека от монотонного труда. Вот, например, агроному приходится принимать решение обрабатывать поле каким-либо пестицидом или нет. Для этого по какой-либо методике или на основании собственного опыта он проводит оценку состояния поля и принимает решение. По сути дела, происходит принятие решения на основании неких накопленных знаний. А теперь представьте, что полей несколько десятков тысяч (в точном земледелии, как мы помним, учитывается каждый условно квадратный метр) — разве справится с этим человек? С этим справится интеллектуальная система, которую «научит» агроном.
При переходе от лошади к трактору также исчезали профессии, но появлялись новые. Раньше мужики косили пшеницу, женщины вязали снопы, везли на ток, там цепами обмолачивали и так далее. Теперь это делает зерновой комбайн, но мы же не говорим, что комбайн вытеснил мужиков с косами и женщины с цепами. Мы, наоборот, считаем, что он нам помогает кормить людей. Вообще говоря, я убежден, что Человек должен развиваться вместе с технологиями, он должен восходить, пробуждая и раскрепощая свои высшие творческие способности! Тогда любой искусственный интеллект и робототехника будет нам только помогать, ведь впереди другие планеты и миры…
