31.10.2022

Вкалывают роботы. Польза искусственного интеллекта для урожая

Осень — самая горячая пора для сельхозпроизводителей. Это период сбора урожая, озимого сева и подготовки почвы под яровые. Все операции требуют рабочих рук, которых хватает не всегда. И лучшим решением будет использование техники, которая сможет работать с минимальным участием человека.

Эволюция «умной» техники

Многие годы люди пытаются облегчить труд земледельца. Еще в 1930-е годы в Ростовской области одно крупное хозяйство пробовало сеять с помощью «кукурузника», но, впрочем, способ этот признали не слишком эффективным из-за большого расхода семян, напоминает замдиректора Центра научно-технологического прогнозирования НИУ ВШЭ Ядвига Радомирова.

В наши дни — и уже успешно — аграриям помогает беспилотная сельскохозяйственная техника. Она помогает следить за полями и за стадами, с помощью инфракрасного света выявлять у растений заболевания, оценивать равномерность всходов, анализировать уровень питательных веществ, опрыскивать посевы средствами защиты и даже отпугивать птиц.

«Беспилотный комбайн анализирует рельеф местности, разрабатывает оптимальный маршрут движения и обеспечивает огибание препятствий, остановку в случае возникновения опасных ситуаций, уборка урожая проводится с учетом оценки вегетативного индекса», — делится Радомирова подробностями.

Современная беспилотная техника способна работать практически без вмешательства человека: оператор может сидеть на краю поля и при желании управлять сразу пятью комбайнами.

Дрон или комбайн?

Сделать выбор между беспилотным летательным аппаратом и автоматическим комбайном сложно. Дроны для осмотра полей позволяют выявлять проблемные зоны и оцифровывать данные. Устройства способны делать это гораздо быстрее, чем пеший агроном. Более того, человек не на все участки поля может зайти, отмечает исполнительный директор компании «Геомир», эксперт по автоматизации сельскохозяйственного производства Илья Воронков.

«Сейчас дроны оснащаются искусственным интеллектом, благодаря которому агроном может быстро увидеть проблему — засоренные зоны, плохую всхожесть и принять решение, что делать дальше», — рассказывает топ-менеджер «Геомира».

При этом дроны способны работать даже после дождя, когда, например, наземные машины не могут заехать в поле. Обработка ведется более качественно и экономично: воздушный поток от роторов беспилотника переворачивает лист, а препарат обволакивает побег со всех сторон.

Но в то же время, предупреждает Воронков, полеты беспилотников необходимо согласовывать, а в нынешней ситуации воздушное пространство многих регионов в Центральном и Южном федеральном округах и вовсе закрыто, так что использовать дроны там уже нельзя.

Поэтому, указывает Ядвига Радомирова, в отдельных областях для обработки полей фермерам удобнее использовать наземную технику: «Есть и экологические риски: вы не всегда можете использовать дроны для распрыскивая удобрений, поскольку могут погибнуть птицы или насекомые, которые летают над посевами».

Один из ключевых российских производителей систем автопилотирования для наземной техники — Cognitive Pilot. По данным специалистов компании, благодаря использованию системы автономного вождения на основе искусственного интеллекта (ИИ) Cognitive Agro Pilot, фермер может повысить выработку механизатора до 25%, сроки уборочных работ сократить до 25%, потери урожая — до 13%, расход топлива — до 5%.

Основное преимущество беспилотных комбайнов связано с тем, что перехлест при уборке сокращается, снижается расход топлива, ресурсов, износа техники, добавляет Радомирова. «Например, Cognitive Agro Pilot, по расчетам разработчиков, может обеспечивать 1 000 рублей с гектара дополнительной прибыли от применения», — делится она.

И хотя комбайны-автопилоты все же требуют присутствие человека-наблюдателя, риск связанных с человеческим фактором ошибок резко снижается. «Беспилотная техника позволяет минимизировать потери во время уборки урожая. Человек устает и его внимательность падает, машина же может работать пока не закончится топливо, не разрядится батарейка», — поясняет эксперт ВШЭ.

Российские фермеры уже вовсю пользуются автопилотами для наземной техники, рассказывает Илья Воронков. Дроны же применяются не так повсеместно, хотя интерес к ним и растет.

Доверяют ли фермеры «умным» машинам?

Беспилотники интересны фермерам, но используют их в основном крупные хозяйства, отмечает Радомирова. «Все упирается в обслуживание такой техники и квалификацию специалистов, поэтому средние и тем более малые хозяйства зачастую себе не могут позволить», — добавляет она.

При этом настороженности у фермеров уже нет — сдерживают использование беспилотных технологий только отсутствие их широкого распространения, недостаток проверенного программного обеспечения и, конечно, ресурсов для покупки.

Подогрела интерес к беспилотникам пандемия, отмечает эксперт ВШЭ. Из-за закрытия границ оказалось невозможно привлечь к работам мигрантов — и в качестве их замены стали рассматриваться роботизированные комплексы.

«Крупные агрохолдинги уже оснащены различными роботизированными системами, начинают осваивать и беспилотную технику, когда видят реальный результат. Необходимо сделать доступной эту технику для средних и малых хозяйств. Для этого нужно готовить квалифицированные кадры, — уверена Радомирова. — Понятно, что для эффективного применения беспилотной техники нужна массовость использования и кооперация между мелкими производителями, что позволит значительно снизить расходы».

Изменение в отношении фермеров к таким автоматизированным системам видит и заместитель гендиректора Cognitive Pilot Илья Шкабар. «Сельское хозяйство — консервативная отрасль, и инновации принимаются осторожно. Мы начали внедрять наши решения в 2019 году. Но если решение реально помогает сделать работу легче, экономить топливо и другие ресурсы, повысить итоговую эффективность процессов агробизнеса, его внедрение пойдет полным ходом», — добавляет он.

Сегодня в России система Cognitive Agro Pilot установлена уже свыше чем на тысячу комбайнов более чем в 30 регионах страны. Кроме того, общий интерес к новой, популярной технологии ИИ растет во всех сферах жизни, и этот фактор тоже нельзя игнорировать, подчеркивает Шкабар. Доверие к новому решению повышается и у производителей техники. Роботизированные комбайны с Cognitive Agro Pilot серийно производятся уже на двух заводах — российском «Брянсксельмаш» и белорусском «Гомсельмаш».

«Более того, мы экспортируем наше решение в 12 стран — если продукт имеет реальное конкурентное преимущество, проблем с его продвижением на мировом рынке нет, — обращает внимание Шкабар. — Интересы бизнеса первичны по отношению к политическим дрязгам».

Комбайн убирает — комбайнер наблюдает

Одна из ключевых проблем в уборке урожая с помощью обычного комбайна — оставшиеся «зазоры захвата жатки», неубранные участки шириной до метра, рассказывает Илья Шкабар.

«Профессия комбайнера одна из самых сложных: уборка требует высокой концентрации внимания, с которой человек перестает справляться, по статистике, через 2–3 часа после начала смены. Пропущенные участки в среднем составляют 7–12% поля. Чтобы их повторно убрать, нужно потратить дополнительное время и топливо», — добавляет он.

Автопилоты полностью решают эту проблему. В частности, умная система Cognitive Agro Pilot позволяет механизатору доверить самый трудоемкий процесс — управление техникой — роботу, при этом самому сконцентрироваться на контроле качества уборки урожая. На комбайне с автопилотом жатка захватывает кромку культуры точно и держит ровно, не более 10 см. А при подключении модуля навигации — не более 1–2 см.

Кроме того, автопилот в отличие от комбайнера может работать в темное время суток, а значит, убирает поле на несколько дней быстрее. «Это прямая экономия и снижение рисков, в частности при уборке зерновых. С момента, когда культура созрела, в день осыпается до 5% зерна. Таким образом, за пять дней простоя потери могут составить около 25% урожая», — подчеркивает Шкабар.

Комбайны с автопилотом позволяют экономить на выгрузке зерна, так как решают эту задачу без участия оператора. «Работать с выгрузкой на ходу умеют только очень профессиональные комбайнеры. Как правило, выгрузка — это отдельная операция, на которую тратится дополнительное время, топливо и усилия комбайнера», — подчеркивает топ-менеджер Cognitive Pilot.

Более приемлемой с точки зрения затрат альтернативой для малых хозяйств могут стать системы агронавигации стоимостью от 100 тыс. до 500 тыс. рублей, которые также помогают увеличить точность манипуляций на поле.

По словам фермера из Воронежской области Никиты Токмакова, агронавигация, использованная при севе, опрыскивании и почвообработке, позволила ему в этом году сэкономить 300-400 рублей с одного гектара.

Широкий функционал дронов

Беспилотники позволяют не только обрабатывать посевы, но и составлять карты полей — осенью это особенно удобно, поскольку четко проявляются границы полей, рассказывает Илья Воронков.

Перспективны дроны и для наблюдения за стадами — например, оленей на севере или овец в горах. «Конечно, возникнет вопрос доработки аппаратов для использования при экстремальных погодных условиях, например при низких температурах или в сильный дождь, снег», — отмечает Радомирова. По ее информации, под Читой один фермер уже использует беспилотники для наблюдения за отарой: это позволяет отслеживать приближение хищников и находить отбившихся от стада.

В Австралии беспилотники осенью используют, чтобы смыть с теплиц нанесенную перед летней засухой затеняющую краску. Операторы XAG Australia также предоставляют услуги по уборке крыш.

«Опыт показал, что моющее средство наносится более равномерно благодаря технологии точного распыления. К тому же один беспилотник выполнил за полдня объем работы, на который обычно уходит 2 дня у человека, что значительно повышает эффективность. При этом надо понимать, что благодаря замене человеческого труда на опасных участках сокращается производственный травматизм, — подчеркивает Радомирова. — Наконец, многие работы имеют сезонный характер и не являются привлекательными на рынке труда».

Риски

В плане рисков, конечно, всегда есть вероятность, что полностью автономные машины могут сбить кого-то или врезаться в лесополосу, отмечает Илья Воронков. А вот с техникой, которая предполагает присутствие механизатора в кабине, такой опасности нет.

Илья Шкабар уверен, что проблем с применением автопилотов на базе ИИ нет на этапе, когда за рулем остается водитель и контролирует процесс уборки. В то же время он признает риски у устаревших систем навигации, которые «слепы» и не видят полевую сцену, а также препятствий, не обозначенных на карте. Именно потому автопилоты на основе ИИ, точно распознающие объекты полевой сцены, становятся наиболее безопасными и эффективными инструментами.

Радомирова в качестве самого главного риска называет возможность перехвата управления любой беспилотной техникой — от большого и мощного комбайна до маленького дрона.

Еще один риск — это уход с рынка крупных американских поставщиков этой техники, которые занимали значительную долю рынка в России.

«Конечно, осталась небольшая доля параллельного импорта, но предложение качественного оборудования все равно сильно снизилось, — делится Воронков. — Сейчас на смену ушедшим с рынка компаниям приходят российские и китайские поставщики, однако качество их продукции уступает американскому оборудованию». В свою очередь Радомирова отмечает, что проблема легко решается за счет «серого» импорта.

Импортозамещение

В России уже есть собственные наработки и по «железу» и программному обеспечению. Специалисты НИУ ВШЭ в ходе недавно проведенного исследования выяснили, что даже при отсутствии импорта без дронов наша страна не останется.

«По беспилотным комбайнам есть совместные разработки Сбера и Cognitive Technologies, „Ростсельмаша“, — рассказывает Радомирова. — Если будет массовый спрос и поддержка от государства, то многое мы можем воспроизводить у нас и техника будет дешевле за счет экономии на масштабе».

Cognitive Pilot уже сегодня успешно импортозамещает зарубежные детали и узлы. Еще в 2019 году компания запустила собственное производство начинки для беспилотников в Томске. Это помогло избежать многих проблем как во время пандемии, так и сейчас.

«Что касается микроэлектроники, то мы рассчитываем, что наши концерны помогут нам сделать комплектацию на отечественной элементной базе, и в ближайшее время мы сможем довести долю отечественных компонентов в наших продуктах до 90%», — делится планами Шкабар.

Сколько стоит?

Хотя беспилотная техника снижает уровень затрат, на ее покупку требуются финансовые ресурсы, отмечает Воронков. По наблюдениям Радомировой, хорошие комбайны стоят от 12 млн рублей. Их беспилотные варианты стоят немного дороже, но дают отличные результаты.

Стоимость самых дешевых — скорее всего, китайских, дронов, — по оценкам эксперта «Геомира», начинается от 200 тыс. рублей за единицу техники, а цена на самые дорогие беспилотники самолетного типа с видеомониторингом может доходить до 8–10 млн рублей. В среднем, хороший беспилотник для осмотра или опрыскивания обойдется фермеру в 2–3 млн рублей.

«Безусловно, комбайн без водителя выгоднее, так как снижает издержки на зарплату, и один человек может контролировать больше единиц техники. Но в первое время все равно будут издержки, так как нужно отточить технологию работы с такими машинами», — рассуждает Воронков.

Дроны, предлагаемые компаний «Русгеоком», стоят от 1 до 3 млн рублей. Эти агрегаты позволяют повысить эффективность орошения сельхозкультур, обеспечивают опрыскивание растений, передачу данных и их картографирование, рассказывает Радомирова.

«Конечно, есть и другие варианты, можно купить более дешевые дроны, которые народные умельцы адаптируют под сельскохозяйственные нужды, но тут все очень индивидуально, — добавляет эксперт. — Что касается дронов, которые нужны просто для осуществления видеонаблюдения, то они существенно дешевле».

Любые автопилоты можно установить на обычную технику без существенного внесения конструктивных изменений — у разных производителей отличается только удобство установки и качество работы, рассказывает Воронков.

Автопилоты от Cognitive Pilot устанавливаются на все наиболее популярные модели комбайнов, которых более 27. «Никаких серьезных конструктивных изменений это не требует. Основными элементами Cognitive Agro Pilot являются стереокамера, вычислительный модуль, совмещенный с дисплеем управления, блок гидравлики и соединительные кабели», — резюмирует Илья Шкабар.

Источник: Поле.рф