Беспилотники и программные комплексы помогут аграриям локализовывать заражения посевов, экономно распределять технику и выводить новые сорта растений.

На XVI российской конференции "Распределенные информационно-вычислительные ресурсы. Наука - цифровой экономике" (DICR-2017) специалисты Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН рассказали о том, как используются современные способы анализа данных в сельском хозяйстве.

Беспилотная сельхозавиация
Программный сервис с использованием беспилотных летательных аппаратов (БЛА) позволит специалистам сельскохозяйственной отрасли дистанционно диагностировать заражения посевов по результатам анализа фото- и космоснимков.

C 2016 по 2017 год сотрудники лаборатории изучения физических процессов в машинах и механизмах Сибирского физико-технического института аграрных проблем (подразделение СФНЦА РАН) проводили опытные полеты БЛА с камерой на борту над полями центра. Дрон в разных спектрах фотографировал посевы в течение полного производственного цикла: от момента появления проростков до осенней уборки урожая. Аппарат запускали в разное время дня и пытались определить, где находятся "больные" участки, чтобы впоследствии разработать методику автоматического определения зараженных зон. Причем локализовывать предполагается не только площадь и местоположение, но и тип заражения: оно может быть вызвано, например, микроорганизмами или насекомыми и определяется на снимке по цветности, а также по различиям в тепловом спектре.

Проект специалистов СФНЦА, в работе которого участвуют еще три учреждения СО РАН - Институт автоматики и электрометрии, Институт вычислительных технологий, ФИЦ Институт цитологии и генетики - получил грант в конкурсе междисциплинарных исследований. В рамках этого проекта планируется разработать методику по экономическому обоснованию применения технологии обнаружения и локализации поражений посевов сельскохозяйственных культур на разных уровнях управления, создать технологию раннего обнаружения и локализации поражений посевов, новые алгоритмы и методы управления БЛА, а также соответствующее программное обеспечение для беспилотного летательного аппарата и для пользователя.

- В конечном итоге предполагается запуск единого сервиса, используя который, пользователи получат доступ к таким данным, как, например, снимки полей со спутника и БЛА, автоматически локализованные заражения, типы вредителей и методы их устранения. Пользователь может внести свои данные (уточнить тип заражений, вручную подкорректировать места и объемы поражений) по результатам регламентированных выходов специалистов в поле. Информация будет накапливаться, обрабатываться, что позволит постепенно уточнять модель автоматического распознавания заражений. Если говорить о масштабах применения такого сервиса - в идеале, хотелось бы, чтобы он работал по всей стране, пока мы его планируем опробовать локально на участках нашего центра в рамках научной разработки, - пояснил заведующий лабораторией изучения физических процессов в машинах и механизмах Сибирского физико-технического института аграрных проблем, кандидат технических наук Денис Николаевич Клименко.

Веб-комплекс "ПИКАТ" по формированию машинно-тракторного парка - еще одна действующая разработка этой же лаборатории, позволяющая фермерам рассчитывать наиболее выгодную с точки зрения материальных, временных и трудозатрат расстановку техники.

- Агроном или фермер вводит информацию о культурах: что и сколько он сеет, какие использует средства защиты, какая техника имеется в хозяйстве, цены на топливо, размер и способ выдачи зарплаты сотрудникам и другие параметры. Программа автоматически считает, какой вариант расстановки техники выгоднее, определяет, какие машинно-тракторные агрегаты ставить и в какое время. В сельском хозяйстве часто возникает ситуация, когда меняются погодные условия, а значит, и сроки уборки или сева, нагрузка на технику. Использование нашей программы позволяет сократить временные затраты на составление плана работ, - пояснила старший научный сотрудник лаборатории Елена Андреевна Лапченко.

"ПИКАТ" разрабатывался и апробировался на базе хозяйства ФГУП "Элитное" (Новосибирская область), в 2016 году его создатели получили свидетельство о государственной регистрации. В этом году будут написаны методические рекомендации к веб-комплексу.

- Сейчас можно приобрести подписку на программу: пользователю присваивается логин и пароль, подписчики входят на сайт и вносят информацию по своему хозяйству. Есть система обратной связи, очень подробный файл помощи. Нам можно писать, мы всегда ответим, поможем провести необходимые корректировки, - добавила старший научный сотрудник лаборатории Светлана Павловна Исакова.

В лаборатории моделирования физических процессов и систем СибФТИ разработан комплекс компьютерных программ, предназначенный для информационно-аналитического сопровождения различных этапов выведения новых зерновых культур.

Благодаря этому программно-алгоритмическому комплексу исследователи могут значительно повысить эффективность селекционного процесса, начиная от разработки модели сорта, планирования скрещиваний и заканчивая его интегральной оценкой.

Программы, входящие в комплекс, позволяют наметить полевые эксперименты, хранить полученные данные, проводить оценку селекционного материала и статистическую обработку. Такой мультифункциональный подход дает возможность глубоко проанализировать результаты многолетнего изучения сортов и линий по множеству признаков, в том числе хозяйственно-важных.

По сути, комплекс - это объединение трех программ: "DIAS - диаллельный анализ" - один из часто используемых методов оценки исходного селекционного материала. С его помощью определяется комбинационная способность генотипов и рассчитываются интегральные генетические параметры признака для прогноза эффективности селекционного процесса.

КП "Анализ экологической пластичности сельскохозяйственных культур" предназначена для расчета параметров, определяющих стабильность сортов и линий в различных условиях среды. С помощью этой программы рассчитываются показатели интенсивности и устойчивости индекса стабильности, а также классифицируются исследуемые формы по реакции на условия возделывания.

"Полевые опыты" - программа для хранения данных, полученных в результате экспериментов, и оценки селекционной ценности культур по комплексу хозяйственно-важных признаков на основе метода скалярного ранжирования для решения многокритериальных задач принятия решений. ПО "Полевые опыты" также используется для регистрации и оценки селекционного материала.

- Тестирование всего программно-алгоритмического комплекса проводилось на результатах селекционных исследований образцов яровых тритикале (гибрид пшеницы и ржи) с 2009 по 2013 г. В качестве объекта исследований использовались четыре сорта яровых тритикале из коллекции ВИР (Всероссийского Института Растениеводства им. Н.И. Вавилова - Прим. ред) и гибриды, полученные по полной диаллельной схеме 4×4 от скрещиваний этих сортов между собой, а также с озимым сортом селекции СибНИИРС. В результате была создана база данных, содержащая информацию об изучении образцов яровых тритикале по урожайности, качеству продукции, устойчивости к болезням и вредителям, - рассказала заведующая лабораторией моделирования физических процессов и систем СибФТИ кандидат сельскохозяйственных наук Ирина Геннадьевна Гребенникова.

Надежда Дмитриева

Источники

Цифровое сельское хозяйство
Наука в Сибири (sbras.info), 27/12/2017
Цифровое сельское хозяйство
Институт автоматики и электрометрии (iae.nsk.su), 28/12/2017

Похожие новости

  • 31/12/2017

    Топ-10 исследований российских ученых 2017 года по версии РНФ

    Около 35 тысяч российских ученых проводили и проводят фундаментальные исследования при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Ежемесячно в российских и зарубежных СМИ выходят десятки новостей об их достижениях.
    1991
  • 06/07/2017

    РНФ подвел итоги первых конкурсов президентской программы

    По результатам первых трех конкурсов Президентской программы поддержано 504 инициативных проекта молодых ученых размером 1,5-2 миллиона рублей ежегодно, 239 молодежных научных групп с финансированием в 3-5 миллионов рублей и 31 лаборатория с финансированием со стороны Фонда в 30 миллионов рублей и софинансированием бизнеса или учредителя в 2 миллиона.
    3476
  • 27/04/2016

    Сибиряки - победители конкурса на получение стипендии Президента РФ для молодых ученых и аспирантов

    Среди получивших поддержку — сибирские исследователи, работающие в области энергоэффективности и энергосбережения, ядерных, космических, медицинских и стратегических информационных технологий.    Направление модернизации — энергоэффективность и энергосбережение, в том числе вопросы разработки новых видов топлива: Адонин Сергей Александрович — Институт неорганической химии им.
    3381
  • 09/11/2017

    Опубликованы итоги конкурса проектов комплексных междисциплинарных фундаментальных научных исследований (Комфи) 2017 года

    На сайте Российского фонда фундаментальных исследований опубликованы итоги конкурса проектов комплексных междисциплинарных фундаментальных научных исследований «Молекулярные основы функционирования живых систем» (Комфи) 2017 года.
    870
  • 16/05/2018

    В НГУ определены «Молодые профессионалы»

    ​На площадке Высшего колледжа информатики с 11 по 14 мая прошел первый этап национального межвузовского чемпионата «Молодые профессионалы (WorldSkills Russia)» — открытый отборочный чемпионат НГУ.
    763
  • 16/06/2016

    Стали известны имена 30 молодых учёных – обладателей премий мэрии Новосибирска

    ​​Координационный совет по поддержке деятельности молодых учёных под председательством мэра Новосибирска Анатолия Локтя определил имена победителей конкурса на соискание премий мэрии в сфере науки и инноваций для молодых учёных и специалистов.
    4378
  • 14/03/2017

    В рамках Года экологии в Новосибирске подведены итоги областного конкурса исследовательских работ и проектов

    ​Конкурс проводился по следующим номинациям: -"Исследовательская работа". -"Экологический проект". В нем приняли участие 196 обучающихся образовательных организаций Новосибирской области и г.
    1533
  • 27/10/2017

    ИГМ СО РАН среди победителей городского конкурса в сфере охраны труда

    Три предприятия Новосибирска — ПАО «НЗХК», АО «Сибирьгазсервис», ФГБНУ Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН — признаны победителями городского конкурса на лучшее состояние условий и охраны труда по итогам 2016 года.
    752
  • 16/06/2017

    Молодой ученый разработал сверхпрочное покрытие для новосибирских дорог

    ​Одиннадцать молодых ученых Новосибирской области получили гранты на проведение исследований и завершение своих опытно-конструк­торских работ. Всего на конкурс было подано сто заявок. Все победившие проекты имеют большую общественную значимость: "Разработка транспортной формы противоопухолевых препаратов в раковые клетки на основе рекомбинантного полипептида", "Исследование роли функциональных характеристик эритроцитов и хиломикронов в патогенезе атеросклероза", "Разработка эффективных способов идентификации и выявления генотипов Pasteurella multocida, ассоциированных с высокой патогенностью, у крупного рогатого скота в хозяйствах Новосибирской области" и другие.
    1309
  • 01/04/2016

    НГУ стал лидером среди научных организаций новосибирского Академгородка по количеству выигранных грантов РНФ

    ​​Завершен конкурс Российского научного фонда по поддержке отдельных научных групп. В списке победителей конкурса 9 проектов коллективов Новосибирского госуниверситета. После НГУ в лидерах по количеству выигранных грантов среди научных организаций Академгородка – Институт цитологии и генетики СО РАН, Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Институт теплофизики им.
    2526