Аркадий Воловник - Знакомьтесь, информационные технологии

После того как в Китае к началу XXI века стали развиваться информационные технологии, изменилось и положение с сельским хозяйством. «Зеленая революция» 70-х годов позволила стране накормить свое огромное население. А 2001 год стал рекордным по производству основного продукта питания китайцев – риса. Его было произведено так много, что съесть весь рис миллиардное население Китая не может. Поэтому из риса стали делать автомобильное и ракетное топливо. Осенью 2001 года в Китае была запущена ракета на «рисовом» топливе.

Столь мощный прирост производства продуктов питания связан с различными программами научных исследований в сельском хозяйстве, финансируемыми государством. Иными словами, все общество профинансировало научные исследования, которые затем (с помощью государственных экспертов) были внедрены фермерами. Собственно и сама «зеленая революция» стала результатом реализации нескольких крупных научных программ, позволивших создать новые сорта растений, в том числе низкорослые сорта пшеницы и риса. Эти сорта гораздо более продуктивны, не полегают, проще убираются. А разработаны они были, во многом, за счет моделирования на мощных компьютерах.

Можно сказать, что на Земле еще имеется достаточный потенциал по производству сельскохозяйственных продуктов. Земля сможет прокормить гораздо больше, чем 6 млрд. сегодняшних жителей. Необходимо только, чтобы и в других странах производительность труда в сельском хозяйстве также поднялась до уровня развитых стран.

Со спутника виднее, по Internet быстрее

Земледелие и сегодня остается одним из наименее устойчивых производств – слишком велика зависимость урожая от погодных условий. Даже в США, где в обустройство земли вложены огромные средства (более 1 млн. долларов на каждый гектар пашни), сильные засухи регулярно губят урожай. И это притом, что поля подключены к системам искусственного орошения. В других частях мира ситуация еще хуже: холодное лето (как во многих частях России), избыток или недостаток влаги (что характерно для многих стран с теплым климатом). Иными словами, климатические условия и сегодня еще остаются одним из главных факторов, определяющих урожай.

Полностью исключить влияние природных условий на урожай нельзя, но сократить можно. Для этого на поля подводится вода, прокладываются дренажные трубы. К сожалению, там, где температурные условия благоприятны для растениеводства, воды не хватает. Это верно как для России (Заволжье, Северный Кавказ, Черноземье), так и для стран Европы, Северной Америки, Австралии, Ближнего и Среднего Востока, Северной Африки. А там, где воды с избытком, мало солнца, например в Сибири. Поэтому проблема орошения остро стоит для большинства стран – производителей зерна. Надо отметить, что вода – дорогое и дефицитное сырье, требующее рационального использования. Поэтому вопрос организации оптимального полива сегодня один из самых актуальных для сельского хозяйства.

Во Франции фермер может заключить договор на предоставление информации об уровне влаги на полях. Расположение полей может быть произвольным. Мониторинг полей проводится с разведывательных спутников, которые пролетают над любой точкой Франции каждые 45 минут. В зависимости от цвета растений определяется уровень влаги в них. Эти данные передаются в наземный центр, из которого они уже по электронной почте поступают на компьютеры тех фермеров, которые оплатили эту услугу.

Таким образом, фермер каждые 45 минут получает информацию, позволяющую ему своевременно принять решение о необходимости полива. Если надо, можно пустить воду на поля. Естественно, необходимо оплатить воду. Информация об уровне влажности, конечно, стоит денег, но эти расходы окупаются за счет минимизации расхода воды. Информационные технологии в данном случае позволяют также существенно экономить воду, что принципиально важно и для экологии.

Почти промышленность

Для того чтобы еще меньше зависеть от климатических условий, уже давно многие растения выращиваются в теплицах (в закрытом фунте) – помидоры, огурцы, перец, бананы, баклажаны и многое другое. Последние годы площадь теплиц постоянно растет не только в регионах с низкой температурой, но и в теплых странах: даже здесь теплицы дают больший урожай, чем самое ухоженное поле. Сегодня для покрытия теплиц используются различные материалы, а не исключительно стекло: новые материалы не только дешевле и легче стекла, но и пропускают необходимую часть спектра поступающей солнечной энергии. Принципиально важно, что в теплице может быть создан необходимый для данного растения микроклимат, а также соответствующие различным периодам роста растения условия, в частности продолжительность светлого и темного периода суток.

Сегодня практически все процессы управления теплицей автоматизированы. В зависимости от высаженной культуры (с учетом особенностей данного сорта) выбираются оптимальные параметры микроклимата теплицы. Эти параметры записаны в памяти компьютера. В теплице создается аппаратно-программная система, в которую, кроме компьютера с программным обеспечением, входят также различные датчики и исполнительные механизмы, связанные с компьютером в единую локальную сеть теплицы.

Датчики измеряют и передают в компьютер информацию по различным характеристикам, например:

• температуру почвы и воздуха в различных частях теплицы, а также воды, предназначенной для полива;

• уровень освещенности в разных частях теплицы;

• влажность почвы;

• состав воздушной среды (насыщенность кислородом и углекислым газом).

В компьютере хранятся данные об оптимальных значениях параметров, которые должны поддерживаться в теплице. По полученной информации и имеющимся данным проводятся необходимые вычисления, в которых используются сведения о конструкции теплицы (например, движение потоков воздуха при нагревании и охлаждении различных частей теплицы). На основе выполненных расчетов программа принимает решение о приведении в действие тех или иных механизмов: включение или выключение групп ламп, открытие или закрытие окон, включение или выключение отопления, начало подачи воды или прекращение полива. Соответствующие команды подаются на исполнительные механизмы.

Таким образом, в теплице поддерживаются оптимальные параметры для роста высаженных растений. В результате в теплице выращивается урожай к определенному сроку и с заранее известными параметрами.

Сегодня уже созданы программируемые роботы-манипуляторы, способные двигаться между растениями и собирать плоды. Выгрузкаплодов из робота и упаковка также полностью автоматизированы.