До нашествия роботов на тучное жнивьё осталось немного

Когда вы завтра окажетесь в очереди в кассу супермаркета, задумайтесь на секунду о фермерах. Им нынче тяжко, а вскоре нелегко будет и вам: глобальное потепление и увеличение численности двуногих приведут к росту цен на продовольствие, и в некоторых регионах это будет вопрос жизни и смерти.

При этом от крестьян требуется не только выжать максимум из каждого клочка земли, но и сократить воздействие на окружающую среду. Необходимо переосмыслить сельскохозяйственную практику от и до. Скорее всего, без роботов эту задачу не решить.

Иллюстрация Fred Seibert.

Точность — вот ключ к успеху. Зачем обрабатывать химикатами всё поле, если они нужны лишь в конкретных местах? Каждому ростку надо давать столько, сколько ему нужно. Но как? Фермы Европы и США порой занимают тысячи гектаров! Вот где на сцене должен появиться робот.

Одни машины будут отмерять удобрения и воду, другие займутся сорняками и вредителями (помечтаем о микродозах пестицидов и гербицидов, лазерах и огнемётах), третьи приметят спелый плод и сорвут его. Всё это отразится и на углеродном следе сельского хозяйства, и на качестве почвы, и на расходе воды. Поля станут маленькими и геометрически правильными. Скорее всего, выведут такие сорта фруктовых деревьев, которые будут более или менее плоскими — чтобы роботам было сподручнее. Да и форма самих фруктов и овощей может измениться.

Такое невозможно? А вы представьте себе, каким было сельское хозяйство столетие назад. Подумайте о масштабах механизации работы с зерновыми, о доильных аппаратах. Многого из того, что вы видите на прилавках, вообще не касалась рука человека. Вы, наверное, считаете, что по полям до сих пор разъезжают тракторы? В действительности это автоматы, ориентирующиеся с помощью GPS, «разговаривающие» с плугами и разбрызгивателями, которые к тому же «отвечают». Например, инструмент для прополки может сказать трактору, что тот едет слишком быстро, или попросить его взять левее. Американская корпорация John Deere предлагает комбайн, который в нужный момент самостоятельно подзывает трактор для выгрузки зерна. Германская фирма Fendt выпустила парные тракторы: первый управляется вручную, а второй автоматически повторяет действия первого и тем вдвое снижается время, которое фермер проводит в поле.

Разумеется, сельхозроботы грядущего будут совсем другими. Нынешние машины тяжелы: они утаптывают почву, снижая её пористость и уничтожая полезные формы жизни, уменьшая тем самым урожаи. Уплотнение почвы к тому же повышает чувствительность к эрозии, вызываемой потоком дождевой воды. «Зачем, собственно говоря, мы пашем? В основном для того, чтобы устранить вред от тяжёлых тракторов, — говорит Саймон Блэкмор из Университетского колледжа Харпера Адамса (Великобритания). — На долю этой процедуры приходится до 80% энергии, уходящей на возделывание земли».

Замена тяжёлого автопарка лёгкими роботами точечного действия — вот решение проблемы. Семени нужен всего один кубический сантиметр почвы для роста...

К сельскохозяйственным автоматам будущего есть три основных требования: они должны уметь ориентироваться, понимать, что находится перед ними, и помогать фермеру.

Самая лёгкая часть этого уравнения — первая. Сравнительно недавно появилась технология спутниковой навигации RTK-GPS, которая позволяет машине определить своё местоположение с точностью до двух сантиметров. Арно Рукельсхаузен из Университета прикладных наук Оснабрюка (ФРГ) разрабатывает её для модульного робофермера BoniRob. Этот четырёхколёсный аппарат выявляет зелёные растения на фоне бурой почвы с помощью спектральных камер. Он записывает расположение каждого отдельного ростка и периодически возвращается, дабы проверить, как у него идут дела.

Исследователь планирует направить своё детище на борьбу с сорняками (кстати, они могут снизить урожайность некоторых культур вдвое). Он собирается оснастить ровер системой распыления, похожей на ту, что работает в струйных принтерах, и тогда листья ненужных растений будут получать микродозы гербицида. По расчётам г-на Рукельсхаузена, это сократит использование химикатов на 80% и даже с учётом стоимости робота будет дешевле обычной прополки. Добавьте к этому явную выгоду для биоразнообразия: не погибнут те растения, которые ничем не провинились.

Аналогичных выгод можно добиться и при использовании удобрений. Полевые испытания говорят о том, что датчики, позволяющие определить уровень азота в тканях растения, дают возможность сократить расход удобрений более чем на 80%. Без снижения урожайности! К тому же это означает более чистые реки и прочие водоёмы. Не говоря уже о том, что производство удобрений вносит огромный вклад в углеродные выбросы.

Следующим шагом должна стать разработка методов, которые позволят отличить сорняк от культуры. Например, это можно делать по форме листа. Проекты такие есть, но ведутся медленно. Салах Суккариех из Австралийского центра полевой робототехники жалуется на недостаток финансирования. Ах, если бы на автоматизацию сельского хозяйства выделялось столько же средств, сколько получают горнодобывающая отрасль и военные. Тем не менее специалист обещает закончить работу года через три. Испытания аппарата Danish HortiBot доказали, что он способен выявлять сорняки и обрабатывать их. Исследуются и роботизированные системы ирригации. Все технологии, по сути, уже есть; не хватает денег.

В Японии это уже поняли. Страна удовлетворяет потребность в продовольствии собственными силами лишь на 40%, остальное — импорт. По этому показателю она находится на последнем месте в мире. Но в течение ближайшего десятилетия власти собираются довести долю местной продукции до 50%. А поскольку население стремительно стареет, помочь смогут лишь роботы.

Нобору Ногути из Университета Хоккайдо возглавляет пятилетний проект с бюджетом в $8 млн. Эксперты хотят автоматизировать всё — от рассады до сбора урожая. В центре внимания три главные культуры Японии: рис, пшеница и соевые бобы. К 2014 году запланированы первые полевые испытания. В 2017-м машины должны выйти на рынок. Г-н Ногути опасается, что роботы могут поранить прохожих или напугать скот. Германская корпорация Bosch помогает ему в решении этой проблемы разработкой лазерных и ультразвуковых систем мониторинга препятствий, чтобы в нужный момент аппарат ударил по тормозам. Есть также мысль снабдить их соответствующими бамперами.

После Японии сельхозроботы, скорее всего, появятся в Западной Европе и Северной Америке. Возможно, и в Китае.

Подготовлено по материалам NewScientist.