Bender Rodrigues
Я на 40% состою из Hype.ru

От опыления до сбора: как агроботы формируют будущее сельского хозяйства

© digitaltrends.com
© digitaltrends.com

Блестящий металлический однорукий колесный робот не спеша движется вдоль рядов растений красного перца. Его видеокамеры вращаются из стороны в сторону, стараясь обнаружить созревшие плоды.

Когда цель обнаружена, манипулятор, оснащенный захватом, отдаленно напоминающим человеческую руку, вытягивается и захватывает перец. А быстрый взмах ножа отделяет плод от лозы.

Возможно, агробот не выглядит так элегантно как C-3PO из Star Wars, однако польза от него куда больше. Это высокотехнологичный механизм, сложная машина, оборудованная ИИ, построенная совместными усилиями ведущих израильских и европейских роботехников.

© digitaltrends.com
© digitaltrends.com

Это своего рода прорыв в современной технике, помощник, который в один прекрасный день сможет не только сорвать, но и приготовить овощи, а затем подать их вашему обеденному столу.

В Европе, Израиле и других местах найти рабочих для ведения сельского хозяйства становится все сложнее, объясняет Яэль Эдан, профессор сельскохозяйственной, биологической и когнитивной робототехники Университета Бен-Гуриона (BGU).

Это тяжелая работа, выполняемая в условиях высокой температуры и повышенной влажности, будь-то поля или теплицы, – сообщил в интервью «Digital Trends» Эдан. – Кроме того, вынужденная сезонность работ делает их еще менее привлекательными.

А поскольку фрукты созревают чаще всего разом, а наемные рабочие имеют ограниченный по времени трудовой день, то часть урожая просто падает с деревьев на землю и гниет, вместо того, чтобы украсить ваш стол. К тому же, гниющая органика – это печально известные парниковые газы.

Все эти причины заставили Эдана и других специалистов обратиться к робототехнике, искусственному интеллекту, машинному обучению и другим высоким технологиям, чтобы с их помощью упростить ведение сельского хозяйства в будущем. Высокотехнологичные инструменты будут применяться во всех сферах: от опыления до производства изысканного вина.

© digitaltrends.com
© digitaltrends.com

Разумеется, в ближайшем будущем наемные работники останутся необходимы, однако роботы смогут заменить человеческие руки там, где будет испытываться их дефицит.

Роботы способны не только на сбор фруктов

Привлечение роботов на поля и в теплицы поможет решить многие проблемы, связанные с ведением сельского хозяйства. Машины могут работать круглосуточно, в том числе ночью при достаточном освещении. Их можно будет сконструировать и настроить так, чтобы они выдерживали жару и влагу, работая без перерыва.

В результате придирчивые гурманы получат высококачественные овощи и фрукты, собранные в оптимальное время: не слишком жесткие и не слишком мягкие. Кроме того, вырастет количество собираемой продукции, что позволит снизить потери. Как следствие, постоянно растущие сейчас цены на продукты питания будут снижаться.

Но роботы способны на большее, чем банальный сбор урожая. Исследователи BGU работают над другими агроботами, такими как пчелодроны, которые могут опылять растения. Или умные роботы опрыскиватели, которые автоматически рассчитывают нужное количество пестицидов для уничтожения вредителей.

© CNN Arabic
© CNN Arabic

Все эти проекты могут повлиять на безопасность пищевых продуктов в будущем: поскольку все больше посевов перемещается в теплицы, из-за изменения климата или по каким-то другим причинам, то опыление может стать серьёзной проблемой.

Кроме того, за последние десятилетия популяция пчел по всему миру снижается вследствие печально известного синдрома разрушения пчелиных семей. А это представляет собой вполне реальную угрозу для сельского хозяйства в целом.

По данным, United Stated Department of Agriculture пчелы опыляют 80% цветковых растений и около 75% орехов, фруктов и овощей, которыми питаются американцы. И чтобы в будущем не возникли перебои в их поставках как раз и пригодятся роботы-пчелы.

А количество проблем со здоровьем, вызванных из-за переизбытка пестицидов в почве и растениях, может быть уменьшено за счет роботов-опрыскивателей, подбирающих правильные минимальные дозы химических веществ.

Вызов для агроботов: финансирование, распознавание образов и путь Матери Природы

© agrofoodinfo.com
© agrofoodinfo.com

Может показаться, что такие весомые аргументы за роботизацию сельского хозяйства, должны были привести к автоматизации работ еще несколько десятилетий назад. Но это не так просто, как выглядит снаружи.

В отличие от других отраслей экономики, сельское хозяйство «не покорилось» роботам по серьезным причинам. Так, например, люди с легкостью определяют зрелость плодов, а для робота это сложная математическая и пространственная задача, требующая наличия встроенного ИИ и продвинутого машинного обучения.

Легко автоматизировать конвейерную ленту, на которой собираются iPhone или автомобили, поскольку размеры и расположение деталей всегда остаются неизменными для каждой конкретной модели. Безостановочный маховик массового производства способен повторять одни и те же действия тысячи и миллионы раз.

Робот на заводе Toyota запрограммирован таким образом, чтобы его рабочий инструмент находился в одном и том же положении в нужный момент. И каждый раз, когда он поднимает манипулятор с отверткой, то винт расположен прямо под ним, ожидая закручивания.

Но Мать-Природа работает по-другому. Она творит совершенно случайно. Даже когда продукция выращивается в теплицах, где контролируются многие условия, такие как температура, свет, влажность, точно определить, где зацветет и созреет очередной плод невозможно.

Нельзя «запрограммировать» растение на цветение и точно также нельзя заранее настроить робота на поиск плодов в какой-то определенной точке, где, по вашему мнению, появились плоды.

В результате простое действие сбора фруктов превращается в трудную задачу, зависящую от таких переменных как местоположение плода, его размер и форма, листьев, которые его скрывают и т.д.

© digitaltrends.com
© digitaltrends.com

Робот должен быть достаточно умным, чтобы распознать перцы или огурцы по внешнему виду. Стоит учитывать то, что в зависимости от конкретного сорта они могут очень сильно визуально отличаться друг от друга.

Агробот также должен научиться заглядывать под пышную листву и уметь аккуратно обрабатывать сельскохозяйственные культуры, чтобы в процессе не превратить овощ в пюре или выдернуть растение целиком.

В довершение всего, по словам Эдана, традиционно на сельскохозяйственные инновации выделяется мало денег, поэтому роботизация здесь процесс очень медленный. Но теперь эта проблема постепенно исчезает. В рамках программы European Union’s SWEEPER команда Эдана, состоящая из бельгийских, голландских и шведских исследователей, тестирует подобных роботов в оранжереях Нидерландов.

Потребовались сотни тысяч фотографий перцев – огромная база данных изображений, чтобы алгоритм машинного обучения научился правильно распознавать овощи, – говорит Полина Курцер, кандидат наук и сотрудница лаборатории Эдана. – Но, в конце концов, компьютер смог справиться с этой задачей.

Команда тестирует различные методы сбора урожая, начиная от традиционного срезания и заканчивая всасыванием плодов в специальную емкость с помощью вакуума.

© digitaltrends.com
© digitaltrends.com

Умное опыление и уменьшение количества использованных пестицидов

На свет появляются и другие агроботы. Так, Шай Арогети, соратник Яэла в BGU, работает над беспилотным дроном-опылителем. Аппарат находится на ранних стадиях развития. Он не похож на пчелу, не приземляется на растения, но со своей основной задачей справиться способен.

Некоторые растения, такие как помидоры, не требуют пчел для опыления – работу насекомых для них выполняет ветер, переносящий пыльцу. Арогети тестирует бота, который может летать между рядами тепличных растений, создавая легкий ветерок вращающимися лопастями, тем самым перемещая пыльцу с цветка на цветок.

Задача ученого сделать агробота настолько умным, чтобы он мог летать между пышной растительностью, не врезаясь в нее.

Еще одна интересная модель – это робот-распылитель пестицидов – детище Рона Бернштейна из Калифорнийского университета, что в Беркли.

© digitaltrends.com
© digitaltrends.com

Чтобы не позволять вредным грибам, насекомым и прочим вредителям размножаться, фермеры со всего мира вынуждены распылять миллионы галлонов химических веществ. Однако чаще всего требуется обработка лишь небольшого пораженного участка плантации, а не всего поля.

Виноградный Робот Бернштейна способен самостоятельно определять такие участки и высчитывать нужное количество пестицидов для избавления от вредителей. Преимущество нововведения в том, что уменьшается количество токсичных химических веществ попадающих на лозу, ягоды и впоследствии в вино. Таким роботом распылителем можно управлять дистанционно.

Без людей никуда

Смогут ли роботы-фермеры полностью заменить людей и лишить тех рабочих мест? Ученые так не думают.

Мы не ожидаем, что эти роботы полностью заменят людей на полях, – говорит Эдан. – Мы считаем, что агроботы помогут в решении задач, которые люди не могут или не хотят выполнять, позволяя тем самым вырастить как можно больше продукции.

Точной даты, когда роботы будут работать в поле бок-о-бок с людьми, никто назвать не может.

Это вопрос миллионов долларов, – усмехается Бернштейн. – Все зависит, в первую очередь от финансирования проекта, заинтересованных инвесторов и прочих факторов. Я думаю, что это случится уже через 5 лет, т.к. технология уже существует.

Итак, возможно в следующем десятилетии ваша корзинка с клубникой будет собрана роботом.

Источник: digitaltrends.com