ENG
Сегодня население Земли приближается к 8 млрд. С каждым днем нас становится больше почти на четверть млн. Традиционные подходы в земледелии уже не обеспечивают масштабы прироста сельскохозяйственной продукции. Тем не менее мировые ученые ощущают огромный потенциал, скрывающийся за агротехом. Когда-то революционные процессы в сельском хозяйстве позволили временно устранить несоответствия между ростом населения планеты и его продовольственными потребностями. Если верить футурологам, происходящие в настоящий момент изменения повторяют сценарии, некогда переформатировавшие целые цивилизации. Какие новые технологии сегодня применяются в аграрном производстве и как они помогут прокормить человечество?
Основные достижения прошлого
Главным прорывом в агросекторе прошлого века стала механизация. Она коснулась технологий уборки урожая, кормления скота, дойки коров и прочего. В тандеме с химизацией земель и широкомасштабной селекцией в растениеводстве и животноводстве это способствовало глобальному появлению совершенно новых хозяйств, способных механизировать производственные процессы до уровня «от поля до прилавка».
Первым важным достижением, освободившим человека от изнурительной необходимости от зари до зари обрабатывать землю примитивными мотыгами, стало изобретение плуга и использование тягловой силы. За 3,5 тысячелетия до нашей эры египтяне уже использовали железный наконечник, создав прообраз современного плуга. Обрабатываемая веками земля истощилась и не могла прокормить растущее население. И хотя история использования органического удобрения развивалась параллельно с земледелием, настоящим прорывом стало открытие и производство минеральных добавок.
Если калий и фосфор в соединениях встречались достаточно часто, с азотом дело обстояло сложнее. Природную селитру привозили из-за океана — из Чили. В начале XIX века немецкий ученый Фриц Габер разработал метод синтеза недорогого аммиака из азота и получил за это Нобелевскую премию. Способ исправно работает до сих пор, поставляя миру 99% азотных удобрений. 1% приходится на природную селитру.
CRISPR-революция в агросекторе
Генная инженерия — комплекс новых технологий, связанных с изменением последовательности ДНК в клетках. Мир уже столкнулся с первыми результатами экспериментов генетиков: табаком со светящимися листьями, кукурузой, устойчивой к пестицидам. Позже появились флуоресцирующие коты, тополя, разлагающие загрязнители. Несмотря на то, что разработки в области генной инженерии ведутся уже несколько десятилетий, как инструмент, причем достаточно бюджетный, создающий огромные перспективы в биотехнологиях и медицине, новый метод CRISPR-Cas9 заработал лишь в 2012 году.
Сегодня культуры с отредактированными генами являются самыми рентабельными для органического производства. Модифицированные растения устойчивы к засухе, не боятся болезней и приносят качественный урожай. Естественно, подобные результаты дает и традиционная селекция, однако для подобных изменений ей требуются десятилетия, в то время как CRISPR решает задачи за гораздо более короткое время. В Китае результатом генно-инженерного эксперимента стало пониженное содержание белого жира у свиней. Фиолетовая клубника, квадратные помидоры, арахис без аллергенов — чем еще смогут нас удивить?
Дроны на страже урожая
Беспилотные дроны — еще одна модная инновация сферы точного земледелия, внедренная в США и ряде стран Европы. Интерес фермеров к дронам объясняется их возможностью работать в труднодоступных местах и вести наблюдение со специфических углов. Неудивительно, что уже в 2014 году во Франции более 1300 организаций включили в список своих услуг для фермеров аппаратные решения на базе дронов.
Дроны используются для составления карт на основе тысяч снимков и измерений, ими точечно и дозировано вносятся удобрения и пестициды, производятся наблюдения за животными, снимаются десятки показателей, характеризующих условия произрастания сельскохозяйственной продукции. Одна из технологий, применяемых на дронах, — компьютерное зрение. С помощью камер аппарат может заметить малейшие погрешности в развитии растения. В США дроны производят диагностику заболеваний саженцев, основанную на изменениях количества хлорофилла в листьях. В Индии и Гане беспилотники производят точечное орошение полей. Любопытно, что в Китае уже появилась привлекательная для молодежи новая профессия — операторы дронов.
Альтернативы кормовых белков
Согласно подсчетам, до 2050 года производство растительного белка должно увеличиться не менее чем на 50%, чтобы население планеты имело возможность прокормить скот, а также удовлетворить свои пищевые потребности. Однако поставки белка нестабильны уже сегодня — только России ежегодно не хватает более 2,5 т сырья. Это вынуждает аграрный рынок искать качественные альтернативы белку, полагаясь на современные технологии.
Решить проблему дефицита пытаются с помощью одноклеточных протеинов: грибов, водорослей, дрожжей. Кроме того, ведутся разработки технологий производства из дешевого и доступного сырья: отходов перерабатывающей промышленности (кофейный жмых, пивная дробина, спиртовой жом), природного газа, бактерий. Для того чтобы произвести традиционный растительный белок, нужны гектары земли и тяжелый труд производителей, а в биохимических лабораториях на производстве трудятся микроорганизмы, при этом процессы увеличения биомассы происходят за несколько часов.
Высоким содержанием белков могут похвастаться насекомые. Кроме того, производить кормовые добавки можно даже на пищевых отходах. В Евросоюзе получило одобрение использование белка в качестве корма для аквакультур на основе 7 видов насекомых. И хотя в России таких ограничений нет, внедрение искусственного белка происходит крайне медленно.
Умные вертикальные фермы — всё под контролем
Вдохновившись идеями развития вертикального пространства в крупных мегаполисах, профессор Диксон Деспомье решил развивать идею ферм-небоскребов. Первые вертикальные фермы появились в конце XX века, сегодня ими уже никого не удивить. Отличием такого хозяйства от традиционных теплиц и сельхозугодий является интенсивный подход к использованию территории — конструкция представляет собой многоярусную теплицу, оснащенную системой вентилирования, ультрафиолетовым или LED-освещением. Кроме того, технически такая разработка исключает влияние климатических факторов, а благодаря солнечным батареям и ветряным установкам дарит фермерам энергетическую независимость.
Компьютерное зрение для «умной» борьбы с сорняками
Агроботы используют искусственное зрение, способное мгновенно изучить огромную территорию. Алгоритм постоянно самообучается, в результате чего ИИ удается обнаружить даже одного вредителя. Подобные технологии используются в Норвегии на рыбных фермах, где благодаря агроботам своевременная профилактика морских вшей экономит сотни миллионов долларов.
Наш израильско-российский проект Fermata также работает с искусственным интеллектом, технологии позволяют с помощью датчиков и компьютерного зрения контролировать в режиме реального времени состояние растений и их болезни, повышая производительность сельского хозяйства, что, как следствие, дает контролируемый рост урожая.
К сожалению, пока многие ИИ-проекты находятся на ранних стадиях тестирования, а для некоторых недостает инвесторов. Однако потребность в таких технологиях высока: современный рынок ИИ в агросекторе оценивается в $600 млн.
