Компьютеры, дроны, чипы, спутниковое слежение – обыденный набор оборудования для современного фермера, который вовсю уже осваиваются крупными фермерскими хозяйствами. Для большинства же сегодняшних мелких фермеров эти вещи еще воспринимаются в качестве технологичной диковинки, особенно если речь идет о владельце совсем небольшого домашнего хозяйства. Именно для таких аграриев, еще не освоивших достижения современной техники, но уже стремящихся к эффективной работе на земле, наши авторы разработали проект по исследованию и разработке методов поддержки принятия агротехнологических решений на основе технологий точного земледелия. Мы задали авторам проекта несколько наших наводящих вопросов, чтобы рассказать читателю о его целях и ценности для каждого, кто мечтает о плодородном урожае на своем небольшом земельном участке.
– Расскажите о идее вашего проекта. Объясните нам, не знатокам тонкостей земледелия, значимость проекта для агросектора. Какая практическая польза ожидается?
– Точное земледелие – это такой же тренд в развитии современного сельского хозяйства, как, например, умные города в развитии современного градостроительства или интернет вещей в развитии электронной промышленности. Поэтому сама по себе идея исследования и внедрения технологий точного земледелия в практику агропредприятий не является принципиально новой или эксклюзивной. О точном земледелии пишут не только в научных журналах, но и в популярных СМИ, этим занимаются не только ученые в научных лабораториях, но и фермеры на полях своих агрохозяйств. Правда, не все, а фермеры нового типа, новаторы, люди активной формации. Примеров по Казахстану, может быть, не очень много, но фермеры, которые активно внедряют новые технологии в практику сельского хозяйства, есть.
Другое дело, что эти технологии огромному количеству мелких крестьянских хозяйств малодоступны. Не каждый фермер может позволить себе приобрести агрономический мультиспектральный дрон, метеостанцию, установить датчики влажности или почвенные сенсоры на всех участках своего хозяйства.
Поэтому цель нашего проекта – повышение эффективности агротехнологических решений и распространение передового агрономического опыта именно среди малобюджетных крестьянских хозяйств за счет разработки более интеллектуальных, точных, экономичных способов землепользования.
Под интеллектуальностью, собственно говоря, и понимается это – доступность и простота технологий.
Например, среднестатистический фермер не будет часами разбираться со сложным геоинформационным программным обеспечением и создавать цифровую карту поля, рельефа, используя спутниковые снимки Земли. Да, уже появились платные платформы, которые позволяют упростить процесс создания цифровой карты, пользователю такой платформы достаточно правильно выделить на карте границы своего поля. Но что дальше? Что фермер будет делать с этой цифровой картой без понимания того, как она поможет ему более экономно расходовать посевной материал или удобрения? Тем более что такая карта не является чем-то застывшим, она должна постоянно обновляться в соответствии с актуальной информацией о состоянии посевов, окружающей среды и почвы.
Наш проект концентрируется именно на таких социальных и социотехнических аспектах точного земледелия, в этом заключается его новизна и практическая ценность.
– Проще говоря, если фермер, сельский житель или дачник захочет как-то оптимизировать свое земледелие и имеет у себя дома компьютер, то он сможет получать от вас информацию, которая ему в этом поможет?
– Да, мы подключим его к нашей платформе, посредством которой он сможет получать данные, помогающие ему более рационально расходовать ресурсы и при этом получать лучший урожай. Например, для закупки удобрений и понимания их необходимого количества нужно получить информацию о составе почвы. Традиционно берутся несколько образцов почвы с разных участков земельного надела и отправляются на исследование в ближайшую лабораторию. Это исследование, естественно, стоит денег. Поэтому на такие затраты владельцы небольших хозяйств обычно не идут.
Мы же предлагаем этот анализ сделать бесплатно. Всё, что нужно, это сфотографировать почву и выслать нам фото. По нему мы сможем предоставить информацию, на основе которой можно будет принять более верное решение о необходимом количестве удобрений.
Как я сказала, сегодня таких действующих платформ немало, но преимущество нашей – в простоте использования, специально рассчитанной на, мягко говоря, не очень дружащих с современной техникой пользователей. Специально для них мы также разрабатываем учебное пособие в максимально доступной форме со множеством картинок и доходчивых пояснений.
– Расскажите, пожалуйста, как проходил конкурс на грант, из каких этапов он состоял?
– Конкурс проходил очень прозрачно, в три этапа. Сначала был этап формальной проверки, когда проверялся, скажем так, бэкграунд и потенциал научного коллектива на соответствие требованиям конкурсной документации, наличие публикаций в высокорейтинговых журналах, наличие лицензии на ведение научной деятельности, соответствие заявки всем разделам документации и т. д. Второй этап – рецензирование и выставление баллов. На этом этапе все заявки ранжируются по баллам, рецензируются заявки сильнейшими зарубежными учеными, поэтому если даже заявка набирает не слишком высокий балл, это очень полезно с точки зрения обратной связи. Ученый получает замечания и смотрит, какие сильные и слабые стороны проекта отмечают эксперты. Третий этап – непосредственно рассмотрение заявки в прямом эфире на заседании национального научного совета. ННС добавляет свои баллы, оценивая проект уже с точки зрения казахстанских реалий, и по сумме баллов проект либо проходит в топ и получает финансирование, либо отклоняется.
– Какова сумма грантового финансирования? Полностью ли она покрыла расходы по проекту, или Вами привлекались еще какие-либо средства?
– Сумма гранта порядка 69 миллионов тенге. Сюда входит софинансирование в размере 1% со стороны частного партнера – Восточно-Казахстанской сельскохозяйственной опытной станции, на полях которой мы проводим эксперименты. Софинансирование – это обязательное условие гранта.
– Как Вы оцениваете перспективы коммерциализации результатов проекта?
– Проект имеет перспективы коммерциализации. Но если говорить о его социотехнической направленности, то, в первую очередь, он призван популяризовать, распространять, облегчать реализацию идей точного земледелия среди малобюджетных крестьянских хозяйств.
Это проект, от которого мы ожидаем, что именно за счет интеллектуализации и внедрения простых решений он направит фермеров по пути рационального, бережного и при этом прибыльного землепользования.
– Когда можно будет ожидать первых результатов?
– Срок реализации проекта – три года. Уже в этом году заработают отдельные модули платформы. А через год мы планируем, что фермеры массово смогут подключаться к нашему сервису.
– Как формировалась команда исследователей проекта? Есть ли в ее составе молодые ученые вуза? Как они оценивают свое участие в проекте?
– Руководитель проекта Максим Сутула – молодой ученый. Выпускник Казахского агротехнического университета имени Сакена Сейфуллина, защитил диссертацию PhD по специальности «Биология» в Евразийском национальном университете в 2018 году. Другой молодой участник проекта – Алмасбек Маулит, магистр приборостроения, занимается техническим обеспечением проекта.
– Какие советы Вы можете дать студентам, задумывающимся об участии в научной работе вуза? Что, по-вашему, может мотивировать сегодня молодежь к занятию наукой?
– Мотивировать молодежь заняться наукой сильнее всего может, на мой взгляд, только пример работающего рядом творческого, успешного и продуктивного ученого. В этом смысле в науке трудно переоценить роль научного наставника, роль сильной научной школы.
Поэтому, чтобы молодежь шла в науку, нужно расширять число таких ученых и научных школ, нужно финансировать национальную науку, и в Казахстане этот процесс в последние годы идет по нарастающей.
К сожалению, в обществе на бытовом уровне кое-где царит представление, что науку финансировать не нужно, что ученые своими разработками должны сами зарабатывать себе на жизнь, а если они не способны на это, то зачем, мол, содержать таких ученых. Это ошибочное представление. Поддерживая большие объемы научных исследований, государство тем самым создает условия для формирования инновационной среды, из которой и выйдет новый Илон Маск, новый Стив Джобс, или Сергей Брин (основатель компании Google). Без этой среды, без этой плодородной почвы, к сожалению, нам грозит утечка мозгов, и яркие инновационные личности будут появляться в других странах.
Это понимает руководство страны, правительство. По данным МОН, за последние два года финансирование научных проектов увеличилось почти вдвое. И стратегия развития нашего вуза направлена на поддержку науки, увеличения количества, тематики и географии проектов, с привлечением ведущих зарубежных ученых, с расширением международного сотрудничества.
– Спасибо за беседу. Желаем успешной реализации вашего научного проекта! Будем рады поделиться с нашими читателями его результатами, после того как он заработает на полную мощность.
Ответы подготовила Алия Нугуманова
Информационная справка по проекту:
Тема проекта: «Исследование и разработка методов поддержки принятия агротехнологических решений на основе технологий точного земледелия».
Цель проекта: повышение эффективности агротехнологических решений и распространение передового агрономического опыта среди малобюджетных крестьянских хозяйств за счет разработки технологической платформы поддержки точного земледелия.
Сегодня в мире, в том числе в Казахстане, существует огромное количество мелких крестьянских хозяйств, не способных внедрить технологии точного земледелия ввиду их высокой стоимости и отсутствия собственного опыта. Существующие платформы поддержки точного земледелия мало популярны в фермерской среде, так как создаются на основе видения ученых и инженеров, но не самих фермеров. Новизна данного проекта заключается в переносе фокуса исследований с разработки технических аспектов таких платформ к социотехническим. Это сложный вопрос, особенно если платформа разрабатывается как инфраструктура, то есть базис для внедрения инновационных продуктов и сервисов, так как в этом случае решающее влияние на успех инноваций оказывают социально-экономические и культурные факторы. Методология нашего проекта основана на передовых технологиях агроэкологии, информационных технологий, искусственного интеллекта. Разработка платформы позволит социализировать эти технологии, делая их доступными для фермерских хозяйств.
В настоящее время в рамках проекта реализованы технологии построения цифровых карт полей, в том числе карт рельефа, карт вегетации, влажности и засоренности. Приобретены и активно используются метеостанция, агрологический дрон, позволяющий выполнять мультиспектральную съемку полей с целью получения вегетационных индексов растительности. На основе моделей искусственного интеллекта разработаны алгоритмы определения однородных зон управления на полях, засеянных зерновыми культурами, при помощи индексов вегетации. Существуют минимальные размеры зон управления, которые ограничены способностью фермера дифференцированно управлять зонами в пределах поля. Как правило, это зависит от того оборудования, которое фермер использует для посева или внесения удобрений. Соответственно, для того, чтобы фермер мог использовать полученную карту как инструмент для вариативного управления, необходимо убрать шумы, увеличив размеры точек. Разработанные алгоритмы позволяют гибко управлять шагом вариации (см. рисунки 1, 2).
Рис 1. Цветовая карта зон плодородия с разрешением 10 × 10 м. Внутри почти однородных зон присутствуют точки других зон (шумы или ошибки)
Рис 2. Цветовая карта зон плодородия с разрешением 40 × 40 м. Оставшиеся шумы доступны для дифференцированного управления
В настоящее время в команду авторов проекта входят исследователи и специалисты из разных сфер: сельского хозяйства, биологии, биотехнологии растений, искусственного интеллекта и цифровых технологий. Руководителем проекта является Максим Сутула, молодой ученый, доктор PhD по биологии, ответственные исполнители Алия Нугуманова, доктор PhD по информационным системам, Ержан Мухаметкалиевич Байбурин, специалист в области программной инженерии, большой вклад в реализацию проекта вносят зарубежные ученые Понькина Елена Владимировна, Бондарович Андрей Александрович из Алтайского государственного университета, молодой исследователь, магистр приборостроения Алмасбек Маулит.
