Меняющийся климат все чаще приносит засухи и наводнения. Внезапные заморозки губят поля, плантации и сады. Территории, обойденные непогодой, атакуют полчища вредителей. Нарастает дефицит живительной влаги. Плодородные земли деградируют. Фермеры стареют, а молодежь идет в сельское хозяйство неохотно. Увеличение населения земли хотя и тормозит падение рождаемости в Европе, Северной Америке и ряде стран Азии, но за счет Африки оно все равно растет. Как в этих реалиях ХХI века накормить народ?
Ответ из научно-исследовательских институтов и лабораторий, а также действующих продвинутых хозяйств: чтобы спасти человечество от голода, на поля и фермы должны массово выйти автономные машины и роботы. Они уже не диковинка, а работники во многих странах. Футуристические картины агропрома, в котором повсеместно действуют роботы, становятся реальностью.
Среди этой техники — автономные тракторы, ведущие подготовку почвы, посев и другие операции круглые сутки, экономящие топливо и снижающие уплотнения почвы. Вместо тотального опрыскивания полей против вредителей роботы с компьютерным зрением находят и уничтожают сорняки, вносят удобрения и пестициды — только туда и столько, сколько нужно конкретным растениям.
Коптеры сканируют поля с воздуха, обнаруживая проблему по спектральным изображениям еще до того, как угроза видна человеку. Автономные комбайны собирают кормовые, зерновые и зернобобовые урожаи. Пока еще редко, но роботы уже собирают также овощи, фрукты и ягоды, определяя их спелость по цвету, размеру и текстуре.
Продукты питания рождаются не только в поле. В животноводстве робототехника также становится заменой человеку, избавляя от физического труда и действий на глазок. Например, на фермах получают распространение системы на базе робособаки. Она автономно перемещается по ферме и с помощью компьютерного зрения анализирует форму и положение тел скота. Это важно для диагностики недугов животного, например, при его худобе, хромоте или вялости.
Преимущества автоматизированных и роботизированных систем в агрокомплексе: точность и беспристрастность наблюдений, минимизация затрат ресурсов (воды, кормов, удобрений, пестицидов, труда), упреждение негативных последствий, снижение экологической нагрузки. За счет создания оптимальных условий для растений и животных, раннего выявления проблем и подсказок их решения роботами возможно повышение эффективности, сохранности выращенного урожая и продуктивности скота.
Цифровые двойники сельхозугодий позволяют анализировать поток объективной информации для анализа состояния посевов в реальном времени и оптимизации посадок. В будущем роботы смогут действовать не только в теплицах и на ровных как стол полях, но также на склонах и даже под водой. Фундамент для автономных подводных ферм, где роботы будут выращивать белковые водоросли, рыбу и другие морепродукты без участия человека, уже закладывается.
Несмотря на огромный потенциал, путь к широкому внедрению агророботов лежит через тернии. Среди них высокая стоимость разработок и созданных новинок. Цена сложных роботизированных систем неподъемна для подавляющего большинства мелких и средних хозяйств везде, не говоря уже о третьем мире.
При дороговизне остается недостаточно надежной, например, сенсорика, особенно в экстремальных погодных условиях. Поле, ферма, сад — не городские институт, лаборатория или конструкторское бюро. Реальное агропроизводство нередко осложнено осадками и грязью, жарой и морозом, при которых отказавшего робота не починишь. Его поломка требует отправки за сотни, а то и тысячи километров разработчикам или их вызова на место. Оба варианта, опять же, влетают аграриям в копеечку.
Автоматизировано-роботизированные хозяйства все чаще становятся мишенями хакеров, а значит, обязательное условие внедрения — выстраивание надежных систем киберзащиты. Нельзя сбрасывать со счетов и социальные последствия автоматизации. Она несет риск утраты в сельской местности рабочих мест, прежде всего для низкоквалифицированных работников. Поэтому так важны программы переобучения агроперсонала. Современные агроном и ветеринар должны не только разбираться в почвах, растениях и животных, но и обладать компьютерно-программной грамотностью.
Существует риск, что роботизация углубит пропасть между крупными агрохолдингами и мелкими хозяйствами, разорив последние. Решение требует комплекса усилий. Среди них пересмотр программ агрообразования, укрупнение за счет слияния мелких хозяйств, расширение доступа к технологиям, адаптация роботов и другой современной техники к местным условиям за счет поддержки государства и другие меры.
По сути, урожаи в земледелии, надои и привесы в животноводстве 2040-х – 2050-х годов нарабатываются уже сегодня. Приспособление прорывных аграрных технологий для разных регионов мира и грамотное обращение человека с машинерией — это формула, призванная превратить в XXI веке роботов из дорогостоящих игрушек в инструменты продовольственной безопасности.