На фоне растущих глобальных вызовов, связанных с необходимостью прокормить увеличивающееся население планеты при сохранении природных ресурсов, исследователи из Атлантического университета Флориды (FAU) приступили к реализации проекта, способного перевернуть представление о точном земледелии. Инициатива, возглавляемая доктором Арсланом Муниром, получила грант в размере 827 533 долларов от Министерства сельского хозяйства США и направлена на создание революционной системы интеллектуального фермерства.
Проект, получивший название «FogAg», разрабатывается в сотрудничестве с Университетом штата Канзас и Университетом Пердью. Его ключевая особенность — использование передовых технологий «туманных» и «периферийных» вычислений. В отличие от традиционных систем, отправляющих все данные для анализа в удаленные облачные центры, «FogAg» обрабатывает информацию непосредственно в поле. Это позволяет фермерам получать рекомендации по поливу и внесению азотных удобрений в режиме реального времени, мгновенно реагируя на меняющиеся потребности растений.
Для сбора данных система «FogAg» использует комплексный набор датчиков. В него входят экономичная мультиспектральная камера на светодиодах для анализа состояния листвы, инфракрасный точечный датчик и инновационный почвенный сенсор, измеряющий диэлектрические свойства грунта. Такой подход обеспечивает беспрецедентно детальный мониторинг всех ключевых параметров — от здоровья надземной части растения до уровня влажности и питательных веществ в почве на разной глубине.
«Мозгом» системы служат современные модели машинного обучения. Специализированные алгоритмы, включая ускоритель сверточных нейронных сетей, анализируют сложные потоки данных с изображений и датчиков. Искусственный интеллект интерпретирует тонкие взаимосвязи между растением и почвой, синтезируя огромные объемы информации в точные прогнозы. На их основе система формирует динамические предписания для каждого конкретного участка поля, позволяя вносить удобрения и осуществлять полив именно там, где это необходимо, и в нужном объеме.
Такое точечное управление водными ресурсами и азотом не только обещает повысить урожайность и качество продукции, но и решает острые экологические проблемы. Оптимизация внесения удобрений значительно сокращает их сток в водоемы, снижая загрязнение окружающей среды и уменьшая азотный след сельского хозяйства. Гибкая архитектура системы позволяет применять ее в различных условиях — от крупных агрохолдингов до небольших городских ферм.
Проект «FogAg» также является примером успешного междисциплинарного сотрудничества, объединив специалистов в области компьютерных наук, сельскохозяйственной инженерии и агрономии. Помимо технологических разработок, большое внимание уделяется образовательному компоненту. Результаты исследования планируется интегрировать в учебные программы, чтобы готовить новое поколение инженеров и ученых, способных развивать и внедрять технологии умного земледелия.
Как отмечает декан Инженерно-компьютерного колледжа FAU Стелла Баталама, это исследование олицетворяет передовые и ориентированные на результат инновации. «Интеграция передовых интеллектуальных технологий в сельское хозяйство решает фундаментальные проблемы продовольственной безопасности и охраны окружающей среды. Это свидетельство того, как инженерия может способствовать преобразующим изменениям в критически важных секторах», — подчеркнула она. «FogAg» открывает путь к более разумному и устойчивому будущему мирового агропрома.