Как определить современное сельское хозяйство в 20 концепциях?

08 Октября, 2020

Сельское хозяйство становится модным - во многом потому, что оно становится все более прибыльным. А еще потому, что фермеры и аграрии теперь больше похожи на ученых из секретных лабораторий, а инновации делают их работу гораздо эффективнее. За последние годы Россия вошла в топ-15 стран с наибольшим количеством IT-стартапов в сельском хозяйстве, а использование новых технологий помогло собрать рекордные урожаи в 2016 и 2017 годах. О том, как это произошло, мы рассказываем вместе с Россельхозбанком.

Глава 1

Чтобы понять, как работает новое сельское хозяйство в России, мы расскажем, в каких условиях оно развивалось в мире в последние несколько лет.

Цель - нулевой голод. Сегодня в мире производится гораздо больше продовольствия, чем человечество физически способно потребить. В то же время каждый девятый житель планеты ежедневно голодает, а каждый третий страдает от различных степеней недоедания. "Нулевой голод" - это комплекс мер Всемирной продовольственной программы ООН. Он призван значительно улучшить ситуацию с питанием на планете к 2030 году, в том числе за счет устойчивого развития сельского хозяйства. Россия играет не последнюю роль в этом процессе, являясь одним из лидеров по экспорту продовольствия. А федеральный проект "Экспорт сельскохозяйственной продукции" по увеличению поставок за рубеж призван поддерживать стабильность на мировых продовольственных рынках.

Новая аграрная революция. Аграрные революции - это инновации, которые выводят сельское хозяйство на новый уровень. На предыдущих этапах люди перешли от собирательства к возделыванию полей, стали выращивать растения из других регионов, освоили химикаты для удобрения и борьбы с вредителями, постоянно совершенствовали орудия труда. Под новой аграрной революцией понимается внедрение в сельское хозяйство IT-технологий, которые позволят сократить ручной труд и повысить урожайность. Биотехнологии, технологии переработки, логистика, управление фермой - если хотя бы одно из этих направлений будет внедрено в широких масштабах, в ближайшие пять лет рентабельность российского АПК может вырасти на 500 миллиардов рублей (по оценкам Центра развития финансовых технологий РСХБ).

Умное сельское хозяйство. Использование цифровизации, автоматизации и других технологий в сельском хозяйстве значительно (от 20 % и более) снижает затраты на удобрения, топливо и другие расходы, повышая при этом производительность труда. По данным Grand View Research, рынок умного земледелия в России пока составляет не более 1,5 % от мирового (лидерами являются США, Германия, Китай и Индия). Но аналитики считают, что благодаря цифровизации сельского хозяйства российский агропромышленный комплекс может совершить мощный рывок вперед.

Показатели роста. По данным Росстата, российский агропромышленный комплекс интенсивно растет уже несколько лет подряд (еще одно подтверждение - сокращение импорта). Самыми быстрорастущими отраслями являются производство зерна (в 2017 году страна достигла 40-летнего рекорда по сбору урожая), свеклы, сахара, тепличных овощей, свиноводство и производство говядины. В то же время в рейтинге богатейших людей России появляется все больше бизнесменов, заработавших деньги на сельском хозяйстве.

Экспорт. В 2016 году Россия впервые стала лидером по экспорту зерна, затем на год уступила эту позицию США (лидеру отрасли), но в 2018 году экспортировала более 40 миллионов тонн пшеницы, побив тем самым рекорд мирового рынка за последние четверть века. Интересно, что в 2019 году страна стала ведущим поставщиком шоколада в Китай, установив собственный рекорд по экспорту кондитерских изделий - 1,4 миллиарда долларов.

Чем больше задач у фермеров, тем ценнее их время. Понимая это, Россельхозбанк разработал экосистему: она позволит хозяйствам автоматизировать и цифровизировать производство, чтобы владельцы ферм не отвлекались на рутинные процессы и сосредоточились на развитии бизнеса.

Глава 2

Там, где в дело вступают современные технологии, ручной труд обычно заменяется роботизированным, и роль человека в производственном процессе меняется. Как обстоит дело в сельском хозяйстве?

Автоматизация. На современных фермах роботы кормят и доят коров, убирают за животными и следят за их здоровьем. На полях машины без участия человека пропалывают и собирают даже такие нежные культуры, как клубника и помидоры, а в зернохранилищах роботы следят за температурой и влажностью собранных фруктов.

Беспилотники. Летающие дроны "патрулируют" сельскохозяйственные угодья, находят засушливые участки и орошают плантации, самостоятельно оценивают состояние растений, находят и анализируют участки, где урожай растет лучше всего. Существуют также беспилотные комбайны, которые автономно ездят по полю (напоминая большие роботы-пылесосы), вспахивают поля, сеют и собирают урожай. Все, что нужно сделать человеку, - это привезти комбайн на начальный участок поля и забрать его вечером.

Датчики IoT. Взаимосвязанная сеть умных гаджетов, которые собирают различные показатели и помогают человеку делать на их основе прогнозы. На полях датчики собирают данные о погодных условиях и состоянии почвы, в теплицах они самостоятельно регулируют влажность, температуру и полив. Датчики на ошейниках и бирках для скота отслеживают биоритмы и активность каждого животного. Датчики также помогают определить местонахождение сельскохозяйственного оборудования и оптимизировать логистику.

Машинное обучение. Это метод, при котором искусственный интеллект собирает большое количество данных, анализирует их и делает на их основе самостоятельные выводы. Например, в Австралии машинное обучение используется для прогнозирования урожая кофе (для этого ИИ собирает и анализирует огромное количество данных о климате, минеральном составе и температуре различных слоев почвы). Технология используется и в животноводстве: анализируя данные с электронных ошейников, можно предсказать репродуктивный период коровы или спланировать смену рациона.

Искусственный интеллект. ИИ - главный помощник фермеров из мира информационных технологий. Он использует машинное обучение, большие данные, компьютерное зрение и другие технологии. В результате получается сложная система, которая замечает, что во время дождя увеличивается расход топлива, а когда средняя температура падает на полградуса, урожай снижается.

Компьютерное зрение. Это способность камер не только записывать видеоряд, но и понимать, что на нем происходит. Умные камеры способны выделять на видео нужные объекты и собирать о них данные. Например, беспилотники, пролетая над полем, могут рассмотреть каждый колосок, чтобы найти поврежденные вредителями. В рыболовстве Норвегии этот же метод используется для поиска морских вшей, а в Китае - для выявления свиней, зараженных восточно-африканской чумой. Компьютерное зрение помогает орошать только те участки почвы, которые в этом нуждаются (это помогает избежать перелива), а при автоматизированном сборе урожая - не трогать еще не созревшие плоды.

Пандемия показала, что внедрять ИТ-технологии можно гораздо быстрее, чем многие думали. Например, группа компаний "Дамате" начала использовать новую систему "Дирекция: Санитария" от российских разработчиков Connectome.ai: используя машинное зрение и видеоаналитику, она следит за тем, чтобы сотрудники тщательно мыли руки на производстве. Если сотрудник не выполнит необходимые санитарно-гигиенические действия, он не сможет приступить к работе. Аналогичную систему могут использовать и фермеры на платформе svoefermerstvo.ru от Россельхозбанка.

Глава 3

Технические инновации - это лишь часть Агрокультуры 2.0. В сельском хозяйстве появляется все больше технологий, позволяющих более эффективно обрабатывать почву, улучшать селекцию и повышать урожайность.

Селекция. Генная инженерия помогает выращивать растения со специфическими свойствами, которые трудно вывести традиционными методами селекции. Например, добавление полезных свойств других растений, бактерий и животных к сельскохозяйственным культурам. Работает это следующим образом. С помощью бактериальных ферментов исходная ДНК растения расщепляется в нужных местах, и туда вставляется ген другого организма с нужными свойствами.

Система безотвальной обработки почвы. При традиционном земледелии поля вспахивают перед началом сезона, но это приводит к эрозии и деградации почвы. Чтобы избежать этого (особенно в засушливых районах), на полях оставляют стебли от предыдущего урожая, создавая специальный покров - мульчу. А затем, с помощью специальных сеялок, посев проходит в мульчу в точно рассчитанном количестве - таком, которое необходимо для оптимального полива. Этот метод спасает от эрозии, предотвращает рост сорняков и повышает плодородие почвы, если чередовать его с традиционной культивацией раз в 3-4 года.

Методы точного земледелия. Участки одного и того же поля могут иметь разные свойства, а значит, и обрабатывать их нужно по-разному. Спутники и беспилотники собирают 3D-карты и наносят на них информацию о химическом составе почвы и предыдущих посевах. Анализируя данные с каждого участка, фермеры могут поливать и удобрять их локально - с точностью до пары сантиметров. Такой подход позволяет сэкономить до 30 % затрат на семена, удобрения и топливо.

Органическое производство. Это отказ от воздействия на растения, почву и животных синтетических удобрений, пестицидов и ветеринарных препаратов. Один из главных принципов органического производства - замкнуть круг животноводства и растениеводства, когда отходы одного сектора становятся кормом для другого. Таким образом, почвы дольше остаются плодородными и меньше страдают от болезней, а фермеры экономят много денег на воде и энергии.

Биопестициды. Биопестициды - это средства борьбы с вредителями, которые не наносят ущерба урожаю или окружающей среде. Они основаны на феромонах насекомых, растительных экстрактах, бактериях, грибках или вирусах, которые могут препятствовать размножению вредителей или заражать насекомых.

Биоремедиация. Метод очистки воды или почвы с помощью растений, грибов, насекомых и других организмов. Для этого на месте загрязнения (например, на месте разлива нефти) высаживают специальные бактерии: они берут топливо в качестве пищи и перерабатывают его, превращая в воду и безвредные газы.

Автоматизация заставляет задуматься о том, есть ли место человеку в отрасли, которую еще недавно невозможно было представить без ручного труда. Парадокс заключается в том, что уже несколько лет одной из главных проблем агропромышленного комплекса является именно нехватка квалифицированных кадров. Для решения этой проблемы Россельхозбанк создал сервис по подбору персонала в экосистеме svoefermerstvo.ru. Также он расширил стипендиальную программу для студентов аграрных вузов и открыл "Школу фермера" (ее цель - создание дополнительных рабочих мест и новых брендов фермерской продукции).

Глава 4

В современном животноводстве также широко используются Интернет вещей и роботизация, но главным все же остаются биотехнологии.

Гуманное обращение с животными. Это новый стандарт, который подразумевает заботливое и этичное обращение с животными. В основном такой подход используется на небольших фермах, но Министерство сельского хозяйства США пытается ввести стандарты и для крупных хозяйств. Гуманное обращение подразумевает, что животные живут в своей естественной среде: например, коровы находятся на свободном выгуле, а не в откормочных коровниках, им не ставят хвосты, рога или клеймо.

Нанобиотехнологии. Это симбиоз микробиологии и технологий. Цель - не анализ и лечение всего организма, а работа с отдельными клетками. Для этого в организм вводятся наночастицы, которые, достигнув цели, проверяют состояние клеток и, при необходимости, доставляют лекарство.

Наномедицина. Суть направления заключается в том, что для исследования и лечения заболеваний врачи вживляют в организм микросенсоры, которые собирают информацию о его работе и берут необходимые пробы. Их вводят через слизистую, кровеносную или пищевую системы. Вместо искусственно созданного чипа в качестве "транспорта" также используются клетки живого организма (биомиметика), а также белки, вирусы, молекулы ДНК и РНК.

Искусственное мясо. Это мясо, для приготовления которого не убивают животных. Искусственное мясо бывает двух видов. Первое создается на молекулярном уровне из мышечных волокон настоящих животных, а растительное полностью состоит из сои, риса, подсолнечника и других растений. Помимо гуманизма, этот аналог привлекает в долгосрочной перспективе более дешевым производством, возможностью решить проблему глобального дефицита продовольствия и меньшим ущербом для окружающей среды за счет сокращения использования воды и выбросов углекислого газа.

По данным Минсельхоза, в 2019 году объем российского рынка информационных и компьютерных технологий в агропромышленном комплексе достиг 360 млрд рублей, а к 2026 году может вырасти в пять раз. По расчетам Центра развития финансовых технологий Россельхозбанка, быстрее всего новые технологии появятся в хозяйствах Краснодарского края, Новосибирской, Воронежской, Тамбовской, Челябинской, Нижегородской, Белгородской, Омской и Архангельской областей, а также в Башкирии.