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

  • 13/02/2018

    Цифровое земледелие повысит урожаи в Новосибирской области

    ​Планшет станет неизменным спутником агронома 21 века, а беспилотники будут выявлять очаги заражения в посевах, уверены ученые. Цифровое земледелие - страховка в условиях переменчивого климата Новосибирской области - позволит снизить риски и сократить потери будущего урожая.
    248
  • 22/09/2017

    В Новосибирской области начнут контролировать посевы с помощью спутников

    ​Комплексную систему по контролю за состоянием посевов, предложенную учеными новосибирского Академгородка, опробуют с 2018 года. Экспертам на полях будут помогать беспилотники и спутники, сообщил в четверг в пресс-центре ТАСС в Новосибирске ведущий научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН Дмитрий Афонников.
    468
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    1477
  • 06/09/2016

    В Новосибирске проходит VII Российский семинар по волоконным лазерам

    В новосибирском Академгородке 5 сентября начался VII Российский семинар с международным участием по волоконным лазерам. Семинар является научным форумом, имеющим целью представление последних достижений и обмен мнениями между русскоязычными учёными, работающими в области волоконных лазеров в ведущих зарубежных и российских исследовательских, технологических и образовательных центрах.
    1682
  • 10/05/2016

    Сибирские ученые усовершенствуют волоконные линии связи

    ​Методы, открытые специалистами Новосибирского государственного университета, Института вычислительных технологий СО РАН и зарубежных коммерческих компаний, можно применить при создании телекоммуникационных систем с высокой пропускной способностью.
    924
  • 28/03/2018

    Сибирские ученые измерили жирность кошачьих эмбрионов

    ​Полученные данные позволят усовершенствовать технологии криоконсервации яйцеклеток и эмбрионов редких хищников, что поможет восстановлению их численности. Исследователи из Института цитологии и генетики и Института автоматики и электрометрии (оба относятся к Сибирскому отделению РАН и расположены в Новосибирске) опробовали новый способ оценки количества и состояния липидных (жировых) капель в замороженных ооцитах, яйцеклетках и эмбрионах домашних кошек (Felis catus domesticus).
    164
  • 11/04/2018

    Сибирские ученые адаптируют космические технологии для сельского и лесного хозяйств

    ​Ученые институтов Сибирского отделения РАН разрабатывают системы, позволяющие использовать космические технологии в экономике регионов. Так, дистанционное зондирование (спутниковое наблюдение Земли в разных спектрах) активно внедряется для контроля урожайности и опасности лесных пожаров, сообщил 11 апреля в пресс-центре ТАСС в Новосибирске заведующий лабораторией Института автоматики и электрометрии СО РАН (Новосибирск) Михаил Лаврентьев.
    168
  • 08/12/2016

    Инвестиционные структуры под эгидой ГК «Ростех» заинтересовались разработками сибирских ученых

    В новосибирском Академгородке прошло совещание руководства Сибирского отделения РАН и ведущих экспертов академических институтов с делегацией «РТ-Развитие бизнеса» (дочерняя компания госкорпорации «Ростех») и «GIP Group» (партнер ГК «Ростех» по венчурному бизнесу).
    1157
  • 05/10/2017

    В Новосибирске прошел форум, посвященный сельхозмашиностроению и переработке агропродукции

    ​​​28 сентября в Новосибирске стартовал XIII инновационно-инвестиционный форум. В этом году он посвящен теме "Сельхозмашиностроение и переработка агропродукции". На пленарном заседании форума выступил зав.
    587
  • 14/11/2016

    Академику Владимиру Солошенко исполнилось 70 лет

    ​Солошенко Владимир Андреевич Солошенко родился 12 ноября 1946 году в г. Черепаново Новосибирской области. Окончил Новосибирский сельскохозяйственный институт в 1970 году по специальности зоотехния. В 1970-1972 г.
    1089