Вести с полей

С 2011 года фермер Шон Стрэтмен из города Карнейшен (штат Вашингтон) выращивает кудрявую и цветную капусту, брокколи и кабачки. Несколько лет назад он добавил в свой арсенал новый продукт — цифровые данные с полей. С помощью дронов и интеллектуальных технологий, включающих умную периферию, он в реальном времени получает важные данные, в том числе сведения о влажности почвы и вредителях. Информация такого рода не только помогает в работе Шону, но и представляет большой интерес для всех остальных фермеров по всему миру.

«Чем больше данных я получаю, тем точнее могу соотнести их с тем, что вижу в полях. И тем лучше я понимаю, что там происходит, — говорит Стрэтмен, чьи предки тоже выращивали овощи. — Я с оптимизмом и радостью смотрю в будущее, когда буду еще осведомленнее. Думаю, с какого-то момента объемы полезных данных начнут расти экспоненциально».

Все это жизненно важно. По прогнозам, через тридцать с небольшим лет, в 2050 году, численность мирового населения вырастет с 7,6 до 9,8 млрд. В соответствии с этим мы должны значительно увеличить и производство еды, но незанятых пахотных земель осталось не так много.

Заключенное недавно партнерское соглашение между Microsoft и ведущим производителем дронов DJI поможет разрабатывать более доступные системы для сельского хозяйства, с помощью которых фермеры вроде Стрэтмена смогут быстро получать информацию. Например, данные о влажности и температуре почвы необходимы для принятия таких важных решений, как применение пестицидов и удобрений. Фермеры смогут экономить многие часы и даже дни, которые тратят на поездки и походы по полям, чтобы искать причины проблем.

Программа Microsoft FarmBeats передает компьютеру на ферме множество данных, собранных наземными датчиками, тракторами и камерами. Для этого используются свободные частоты телевещания и технология беспроводного подключения к Интернету, аналогичная Wi–Fi, но с дальностью связи порядка нескольких миль. В сельских районах, где расположено большинство ферм, много свободных телевизионных частот, а обычные каналы связи с Интернетом чаще всего работают плохо.

Новые алгоритмы машинного обучения обрабатывают и анализируют собранные данные с помощью платформы Azure Internet of Things (IoT) Edge, использующей интеллектуальные возможности облака в умных сенсорах, которые можно назвать пограничными устройствами облачной системы искусственного интеллекта. В случае Стрэтмена «границей» является зернохранилище — старое с виду здание, в котором размещено высокотехнологичное оборудование, помогающее решать серьезные проблемы.

Как говорит Ранвир Чандра, старший исследователь Microsoft и руководитель программы FarmBeats, при использовании Azure IoT Edge не требуется отправлять все данные в облако. Их можно обрабатывать прямо на ферме, анализируя большие объемы информации и получая выводы, важные для практического применения.

«При этом система гарантирует, что все эти данные, как и результаты их анализа, будут синхронизироваться с облаком, создавая всестороннее сквозное IoT-решение, способное собирать большие объемы данных и извлекать из них пользу», — говорит Чандра.

Разработанное для дронов DJI приложение PC Ground Station Pro позволяет быстро получать ортофотопланы (сшитые аэрофотоснимки), на основе которых алгоритмы машинного обучения FarmBeats, работающие на платформе Azure IoT Edge, создают подробные тепловые карты. Эти карты позволяют фермерам быстро обнаруживать неблагоприятные условия, болезни сельскохозяйственных культур, очаги распространения вредителей и другие проблемы, которые могут снизить урожай. Карты передаются на интеллектуальное устройство Azure IoT, расположенное на ферме, при помощи технологии, использующей свободные частоты телевещания.

Ян Гаспарич, директор DJI по корпоративным связям, уверен: партнерское соглашение с Microsoft означает, что обе компании «смогут сделать гораздо больше, работая вместе, потому что смогут использовать данные, собранные дронами, в сочетании с данными от наземных устройств и процессами в умных сенсорах».

В программе FarmBeats на ферме Стрэтмена, а также на других фермах в США (в Нью-Йорке, Калифорнии и Северной Дакоте) и Индии используется коммерческий дрон DJI Phantom 4 Pro. На более крупных фермах, где необходимы дроны с аккумуляторами повышенной емкости и дополнительными возможностями (такими, как многоспектральные датчики), используется модель DJI Matrice 200.

«Мы впервые объединили все эти компоненты — сторонние датчики и наши собственные приложения, алгоритмы и дроны — интегрировав их с помощью партнеров в единое решение. Это первое настолько масштабное решение, учитывающее такое количество сложных и уникальных аспектов, и мы очень воодушевлены открывающимися перед нами возможностями», — говорит Гаспарич.

Стрэтмен вырос во Флориде, куда переехал один из его дедов, решивший привлечь своего внука к уходу за большим садом.

«Дед прививал мне любовь к физическому труду, который я тогда ненавидел, — говорит Стрэтмен. — Оглядываясь назад, я понимаю, что он на самом деле учил меня ценить время и энергию, вложенные в клочок земли, и понимать, что земля может дать взамен. Наверно, именно тогда я почувствовал вкус к фермерству, хотя еще не понимал этого».

Получив научную степень в области антропологии, Стрэтмен несколько лет работал археологом, изучая сельскохозяйственные методы и стратегии коренных народов, позволившие человеческим цивилизациям тысячелетиями жить в одних и тех же районах, возделывая одни и те же участки земли. «Это увлекло меня с самого начала», — говорит он.

И когда появилась возможность стать управляющим небольшой фермы с садом, принадлежащей пятизвездочному ресторану из Флориды, Стрэтмен ее, разумеется, не упустил.

Тихоокеанский Северо-Запад привлек Стрэтмена хорошим климатом и условиями для ведения сельского хозяйства. В 2001 году Шон переехал в Вашингтон и работал в сельском хозяйстве, а в 2011 году основал свою собственную ферму Dancing Crow («Танцующая ворона») примерно в 45 километрах к востоку от Сиэтла. Кроме того, он руководит некоммерческой программой Sno–Valley Tilth, помогая другим людям делать первые шаги в фермерском бизнесе.

Стрэтмен мыслит практично, как это свойственно фермерам. Он не увлекается новейшими технологиями только потому, что это модно. Но он оживляется, когда речь заходит о том, что Microsoft и DJI делают для сельского хозяйства.

Стрэтмен нашел множество применений тепловым картам. Например, с их помощью он определяет наиболее подходящую для прорастания семян температуру при планировании посадок. Карты помогают ему находить в длинных дренажных канавах бобровые запруды, из-за которых затапливаются некоторые поля.

«В следующем году я собираюсь заранее определять влажность почвы, наиболее подходящую для проведения различных работ. Это выгоднее, чем ставить на трактор какое-то оборудование, выходить в поле и только на месте видеть, что условия для этого оборудования не идеальны или вообще не подходят», — говорит он.

«Будет очень здорово, если я смогу заглянуть в программу FarmBeats на Azure IoT Edge, проверить результаты съемки с дронов и увидеть, например, что влажность почвы 40%, то есть пора выводить в поле культиватор. Это будет гораздо удобнее, чем делать все по старинке. Я смогу сэкономить много времени и усилий».

Чандра говорит, что такие точные сельскохозяйственные методы позволят фермерам эффективнее использовать ресурсы — воду, землю и удобрения: «Это поможет получать больше прибыли, выращивать и собирать больше урожая. Фермерские хозяйства будут более устойчивыми, будут лучше влиять на окружающую среду и помогут накормить мир».

Подробнее об интеллектуальных технологиях рассказывается в одной из серий «Объясниматоров» (не забудьте включить русский язык в субтитрах).

Верхнее изображение: дрон DJI летит над фермерскими землями. (Изображение предоставлено Makeshift Studios).