Нейроморфные аграрные роботы покончат с монокультурами

Портал AgroXXI.ru ознакомился с релизом Кафедры электротехники и фотоники Датского технологического университета (DTU Electro), в котором рассказывается о роли сельскохозяйственных роботов в поддержке полевого биоразнообразия: «В Дании сельское хозяйство занимает почти 2/3 земли, и зачастую одна культура выращивается на огромных площадях. Это наносит ущерб биоразнообразию, но сельскохозяйственные роботы могут помочь покончить с монокультурой, и новый проект DTU проложит путь к этому будущему.

Когда профессор DTU Electro Лазарос Налпантидис видит поле, он представляет себе будущее, где рой аграрных роботов самостоятельно ухаживает за посевами. У каждой машины своя задача — одни сеют, другие удаляют сорняки и проверяют растения на наличие вредителей, поливают, распыляют пестициды, третьи собирают урожай. И поля выглядят по-другому. Здесь нет бесконечных рядов пшеницы, ячменя и кукурузы, а много разных культур — и всюду кипит жизнь.

«Если мы хотим улучшить биоразнообразие, то должны изменить наше сельское хозяйство. В Дании сельское хозяйство занимает более 60% наших земель, и подавляющее большинство полей являются монокультурными в то время как следует стремится к биоразнообразию. Мы сформировали окружающую среду для наших привычных сельскохозяйственных машин. Роботизация позволяет перейти на новый уровень агропроизводства», — говорит Лазарос Налпантидис.

Он возглавляет проект SAVA (Безопасные автономные транспортные средства для сельского хозяйства) для разработки безопасных сельскохозяйственных роботов, способных работать автономно на гораздо меньших площадях, чем большие сельскохозяйственные машины. Это поможет создать благодатную почву для смены парадигмы в сельском хозяйстве и положить конец монокультуре, сохраняя при этом эффективность и урожайность.

«До индустриализации фермеры обычно выращивали на одном поле несколько разных культур. Но когда машины заменили ручной труд, стало более логичным и экономичным выращивать одну и ту же культуру, поскольку это облегчило вспашку, внесение удобрений, обработку пестицидами и сбор урожая с использованием высокоэффективной сельхозтехники», - поясняет Ане Кирстин Ааре. Она является доцентом кафедры кадров и технологий RUC и проводила исследования по переходу к устойчивым методам ведения сельского хозяйства, таким как совместное выращивание, когда на одном поле выращивается несколько культур.

«Сельское хозяйство стало более эффективным, но монокультура – ​​плохая новость для биоразнообразия. В природе существует множество различных растений, цветущих в разное время года, и разнообразный покров деревьев, кустарников, трав и разнотравья, создающий среду обитания для ряда видов животных и всего того, что исчезает, когда поля однородны. Монокультура увеличивает риск того, что все поле будет поражено вредителями и болезнями, и, следовательно, потребность в использовании пестицидов также возрастает, что наносит ущерб биоразнообразию. Проблема в том, что мы перешли полностью на систему производства продуктов питания, основанную на монокультурной практике. Изменить курс сложно», - говорит Ане Кирстин Ааре.

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) в своем отчете пришла к выводу, что монокультура в сельском хозяйстве приводит к меньшему разнообразию растений и, следовательно, к меньшему количеству экосистемных услуг. Меньше опылителей, таких как пчелы, меньше естественных врагов у вредителей, меньше микроорганизмов в почве и меньше диких видов сельскохозяйственных культур. ФАО отмечает, что одним из решений являются технологии, которые могут оказать положительное влияние на биоразнообразие, – и именно здесь в игру вступают роботы.

Роботизированные технологии постепенно проникают в сельское хозяйство: уже есть роботы-пропольщики (в том числе робот Galirumi, созданный при участии исследователей DTU), роботы для обработки пестицидами и сбора урожая. Тем не менее, на данный момент полевая роботизация все еще диковинка. Так, по данным Статистического управления Дании, только 1% датских ферм используют беспилотные машины или роботизированные технологии, а технология еще не достаточно развита, чтобы роботы могли работать полностью автономно, поэтому обязательным является присутствие человека для контроля.

Основная проблема в том, говорит Лазарос Налпантидис, что роботы до сих пор не способны справляться с непредвиденными препятствиями, будь то камни, деревья, люди или животные, это и решает проект SAVA. Лазарос Налпантидис и его коллеги тестируют ряд новых сенсорных технологий для повышения безопасности и автономности роботов в полях.

Сегодня роботы и беспилотные машины в основном используют камеры и лидар — лазерную технологию, позволяющую измерять расстояния, но участники проект SAVA внедряют инфракрасные и тепловизионные камеры для того, чтобы робот мог обнаружить животных или людей на своем пути.

Кроме того, в рамках проекта испытают так называемые нейроморфные камеры (также известные как камеры, основанные на событиях). Условно, функционируют больше как наши глаза и регистрируют только тогда, когда что-то меняется в изображении, а не постоянно регистрируют все на изображении.

В то время как лучшие зеркальные камеры снимают около 120 кадров в секунду, нейроморфная камера может снимать до 1 000 000 кадров в секунду.

Лазарос Налпантидис надеется, что такая технология значительно ускорит реакцию роботов на непредвиденные препятствия и остановку, если, например, перед ними внезапно выбегает животное или человек.

Роботы могут фундаментально изменить внешний вид наших полей. Поскольку сельскохозяйственные роботы, как правило, значительно меньше традиционных сельскохозяйственных машин, они адаптируемые для работы на меньшей площади без ущерба для эффективности, говорят исследователи. То есть, можно сажать узкие полосы нескольких разных культур рядом друг с другом, поскольку роботы способны сеять, поливать, опрыскивать и собирать урожай на узкой территории.

Совмещение культур – лучше для биоразнообразия. Такая практика обеспечивает среду обитания для большего количества видов, а также сокращает необходимости в удобрениях и опрыскиваниях пестицидами. Если урожай поражен вредителями или болезнями, он ограничивается одной полосой, а не всем полем.

В долгосрочной перспективе роботы повлияют на сохранение естественных ландшафтов. Во многих местах поля формируются в соответствии с потребностями мощных сельскохозяйственных машин – ручьи и низины осушаются, а холмы выравниваются – но маленькие роботы в большей степени повторяют формы природы.

По мнению Лазароса Налпантидиса, через десять лет рои агроботов могут стать полевой реальностью. «Я весьма оптимистичен, потому что в этой области есть много стимулов, и ясно, что мы не можем продолжать нынешнее сельскохозяйственное производство. Это просто неустойчиво», - заключил исследователь».

(Источник: DTU. Автор изображения: Анна Медведева, AgroXXI.ru).

Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа VK.