Совет о поливе со спутника: как «большие данные» приходят в сельское хозяйство

Уже через два года треть российских хозяйств будут использовать большие данные для оптимизации производства. Такой прогноз дает «дорожная карта» по внедрению интернета вещей в АПК, разработанная Фондом развития интернет-инициатив (ФРИИ) при участии департамента информационных технологий Минсельхоза, «Открытого правительства» и Ассоциации интернета вещей.  Тема «больших данных» сейчас на пике ожиданий, о них говорят повсеместно и с большим энтузиазмом. Большая часть прогнозов, разумеется, завышена. Но именно в сельском хозяйстве, на наш взгляд, реальные темпы (и главное – результаты) внедрения этой технологии могут превзойти все ожидания.

Принимая производственные решения (что и где выращивать, когда какие работы проводить, какие препараты и в каких количествах применять), агроном учитывает огромное количество факторов. Самые важные из них: погода, состояние почвы, состояние посевов, вероятность появления болезней и вредителей, история ранее выполнявшихся работ, загруженность персонала и техники. Часть этих данных нужно отслеживать в режиме реального времени, другую часть – накапливать годами.

Пять лет назад агроном держал всю нужную ему информацию в голове и в бумажном блокноте, в лучшем случае — в табличке Excel. Сегодня передовые хозяйства оцифровывают факторы, влияющие на урожай, превращают их в данные и подвергают глубокому анализу, чтобы увеличить урожайность и прибыль. Вот как это выглядит на практике.

Планшет в тракторе

Один американский фермер из Айовы пожаловался мне в прошлом году, что наступили тяжелые времена — он не менял трактор последние три года из-за снижения цен на многие зерновые культуры и, прежде всего, пшеницу. Хорошие времена для него — это когда всю технику он мог спокойно менять каждые пару лет. Для российских фермеров, гордящихся своей долгоживущей техникой, такое заявление было бы шоком. На вопрос зачем так часто менять сельхозмашины и что принципиально нового может появляться в тракторе каждый год, он ответил — планшет.

Конечно же, под «планшетом» агробизнесмен имел в виду электронику. Его относительно старая техника умела собирать данные о расходе топлива, удобрений, средств защиты растений и семян, отображать их в удобной форме на установленном в кабине планшете, рисовала красивые графики, даже умела рассчитывать количество необходимых семян на акр поля и сама себя настраивать для точного посева. Фермер доверял этой системе, хотя и требовалось вносить в расчеты небольшие коррективы вручную.

Он точно знал себестоимость производства, мог рассчитать нужный урожай, исходя из заключенных форвардных контрактов (большинство фермеров в США по контрактам обязаны поставлять строго определенные объемы продукции в оговоренные сроки и договоры заключаются заранее на год или несколько лет вперед, поэтому никто не думает, как продать урожай уже после его сбора). Кроме того, он уже несколько лет не сидел с книжками и формулами ночами, пытаясь рассчитать нормы внесения удобрений и нормы полива для засушливых и сырых участков, посев на склонах и многие другие рутинные для агрономов вещи. Он только занимался продажами, технологией производства и подбором лучших сортов и удобрений.

Но его беспокоило то, что конкуренты-фермеры ушли значительно дальше — их новые тракторы, комбайны и сеялки John Deere, Claas, Case и других брендов уже строили прогнозы точнее и благодаря этому больше экономили на семенах, удобрениях и химикатах. В результате падение цен его соседей задевало меньше, потому что себестоимость их производства оказывалась меньше.

Датчики и планшеты в технике — это не блажь, а способ сделать местное сельское хозяйство конкурентоспособнее. Современные трактора, комбайны и сеялки уже давно не механические машины, а сложные электронные устройства, которые в процессе работы собирают и анализируют множество данных.

Взгляд сверху

Другой мой знакомый, российский фермер из Саратовской области, в отличие от американских коллег, до недавнего времени не пользовался никакими электронными системами. Но он был (и остается) очень хорошим хозяйственником, и как всякий хороший хозяйственник хотел оперативно получать информацию о состоянии посевов. Поэтому как минимум раз в неделю он отправлял своих работников объезжать и осматривать поля.

Работники своевременно выполняли поручение. Но, поскольку у них было много своих дел, не тратили время на тщательный осмотр, а подъезжали к краю поля со стороны дороги, смотрели, всё ли хорошо с растениями, и ехали дальше. Когда на дальней стороне самого большого поля пшеницы возник очаг ржавчины, его никто не заметил. Люди по-прежнему осматривали поле с дороги и отчитывались о том, что всё хорошо, а болезнь захватывала всё большую и большую площадь. Осенью урожайностью составила всего 22 центнера с гектара вместо запланированных 35-ти, а потери в деньгах, учитывая площадь поля – 1,4 млн рублей.

Когда фермер рассказал мне эту историю, мы подняли исторические спутниковые снимки пострадавшего поля (стартап ExactFarming дает доступ к подобным снимкам - Forbes). Оказалось, что на снимках, сделанных аппаратами Landsat 8 и Sentinel, хорошо заметно появление очага болезни. Снимки обновляются раз в неделю, и если бы фермер регулярно заходил в наш онлайн-сервис, то скорее всего, смог бы избежать потерь.

Каждому полю – по сенсору

Еще в начале двадцатого века было в порядке вещей определять готовность почвы к посевной, присев на нее голой попой. Обычно делал это глава семьи. Считалось, что так лучше всего можно почувствовать температуру: если земля на ощупь кажется теплой, можно начинать сев.

Эта практика кажется архаичной, но еще сравнительно недавно во многих российских хозяйствах применялся подобный подход. Один фермер, работающий на юге Астраханской области, рассказал мне, что, когда только начинал бизнес в начале 2000-х годов, влажность почвы проверял на ощупь. Если под рукой не было тензиометра (прибора для измерения влажности почвы), нужно было взять комок почвы и сжать его в кулак. Хорошо, если почва сохраняла форму, но при разламывании легко разрушалась. Это означало, что влажность примерно в норме — около 60%. Если больше — комок превращается в жижу, а меньше — рассыпается в кулаке. Он проходил по всем полям, проверял таким методом влажность и записывал данные в блокнот. Потом надо было вернуться домой и свериться с агрохимическими и агротехнологическими справочниками с огромными таблицами, сводками погоды и свести десятки разных данных, полученных таким образом, в таблицу.

Астраханскому фермеру повезло – в начале 2010 годов до его хозяйства добралась зона покрытия сотовых операторов. Последние два года на его полях стоят метеостанции и почвенные датчики, которые передают все данные по влажности и температуре почвы, а также по погоде и осадкам, через мобильный интернет. Больше не нужно ходить по полям с блокнотом, чтобы узнать влажность почвы – эта информация отображается в реальном времени в приложении на телефоне.

Как фермеру не захлебнуться в данных?

К середине 2010 годов множество новых агротехнологий почти одновременно добрались до стадии коммерциализации, и в сфере AgTech начался инвестиционный бум. В ноябре 2013 года компания The Climate Corporation, занимающаяся сбором данных о погоде и почве, была продана за $1,1 млрд – и это стало «стартовым выстрелом» для индустрии. В 2014 году в агротехнологические стартапы было проинвестировано $2,4 млрд, в 2015 – $4,6 млрд, и в 2016 – еще $3,2 млрд. На рынке появилось огромное количество новых гаджетов и программного обеспечения, позволяющих фермеру оперативно получать информацию.

Упомянутый выше саратовский фермер, потеряв часть урожая из-за отсутствия оперативных данных с полей, усвоил урок и начал быстро внедрять все новинки в сфере мониторинга и контроля. Очень быстро его офис стал напоминать центр управления полетами. На одном мониторе – карта полей с историей севооборотов и спутниковыми снимками. На другом — система ГЛОНАСС-мониторинга техники, которая позволяет в реальном времени видеть, где находятся трактора и комбайны, чем они занимаются, сколько времени осталось до конца операций и какой будет расход топлива. На третьем – система бухгалтерского учета с информацией о том, что было закуплено к сезону, по какой цене, и как быстро эти материалы расходуются. На четвертом – погодный сервис, который забирал данные с установленных на полях метеостанциях и корректировал с их помощью прогноз. Фермер очень хотел поставить еще и почвенные датчики, но боялся захлебнуться в потоке информации.

Легко сказать – «мониторинг ситуации на полях.» А если у вас этих полей 500, по каждому полю непрерывно измеряется десяток различных параметров, и для просмотра каждого параметра нужно запускать отдельное приложение?

Эту проблему решают современные системы управления агропредприятием. Они позволяют агрегировать все значимые сельскохозяйственные данные из различных источников, установить связи между ними и построить цифровую модель хозяйства. Имея эту модель перед глазами на экране компьютера, фермер может принимать решения более эффективно, чем если бы данные были у него в голове, в блокноте или в десятке разрозненных систем. А если к анализу собранной информации подключить искусственный интеллект, можно создать электронный помощник агронома, который будет подсказывать лучшие решения по технологии выращивания.

По расчетам ФРИИ, применение больших данных в агротехнике позволит российским хозяйствам сэкономить 20-40% от нынешних расходов. Это миллиарды долларов, высвобождающихся для развития сельского хозяйства. Агропром всегда был консервативной отраслью, где новые технологии приживаются с трудом, но сегодня он на пороге большого перелома.