Кибер-АПК - научные достижения в сельхозсекторе

Прогресс шагает по планете и не думает останавливаться. Расскажем про искусственный интеллект, современные разработки и перспективы их реализации.

День искусственного интеллекта

На выставке-форуме «Россия» на ВДНХ в рамках дня искусственного интеллекта, представители Волгограда представили проект развития Сарпинского района, в котором используются передовые технологии ИИ. Идеи по внедрению искусственного интеллекта в различные сферы, включая сельское хозяйство, здравоохранение, туризм и другие, были представлены на стенде региона.

13 марта, на стенде региона, были представлены опыт и концепции цифровизации. Первый заместитель главы правления «Сбербанка» Александр Ведяхин также посетил стенд Волгоградской области.

Волгоградская область продолжает активно внедрять технологии искусственного интеллекта и цифровизации в социальную сферу и здравоохранение. Например, в отдаленных селах врачи используют мобильные аппаратные комплексы с элементами искусственного интеллекта для диагностики.

Помимо этого, на выставке-форуме была представлена концепция туристического кластера на крупнейшей в Европе островной системе, где также планируется использование технологий искусственного интеллекта. Проект развивается при содействии госкорпорации Туризм.РФ.

На стенде региона также были показаны примеры применения искусственного интеллекта в различных областях, включая оказание услуг в МФЦ, повышение эффективности инвестиционных проектов в сельском хозяйстве, сокращение сроков исследований в медицине и многие другие.

Разработки Донского ДГАУ

Инновации для различных отраслей сельского хозяйства были представлены на южнороссийском форуме в Ростове-на-Дону Донским государственным аграрным университетом. Это одна из крупнейших площадок в России, где демонстрируются современные технологии. Ученые университета представили инновации в области агроинженерии, органического земледелия, мелиорации и водного хозяйства, ветеринарии и пищевой биотехнологии.

На форуме были представлены новые лекарственные средства для лечения ран у животных и расстройств пищеварительной системы у собак с синдромом мальнутриции. Эти средства эффективны и имеют экологически чистый состав.

Также был продемонстрирован инструмент для искусственного осеменения крупного рогатого скота, который может использоваться не только для осеменения, но и для проведения лечебных процедур.

Новая пшеница

Ученые из России и Беларуси объединили усилия для создания уникального сорта пшеницы. Этот новый урожай, получивший название «Мила», разработан специалистами Брянского государственного аграрного университета совместно с Научно-практическим центром Национальной академии наук Беларуси по земледелию. Что делает этот сорт уникальным? Наши журналисты рассказывают.

«Мила» обладает высокой зимостойкостью, устойчивостью к полеганию и болезням, - поделился профессор Владимир Ториков, работающий на кафедре агрономии, селекции и семеноводства в университете. В среднем, в Брянской области урожайность зерновых составляет 78,9 центнера с гектара. Во время испытаний «Милы» на фермерских хозяйствах Стародубского района Брянской области урожай составил впечатляющие 120 центнеров с гектара.

Сорт «Мила» выведен из гибридной популяции, отобранной селекционерами Научно-практического центра НАН Беларуси по земледелию. Учеными из Брянского ГАУ и фермерскими хозяйствами Стародубского района разработана и внедрена интенсивная технология выращивания этого сорта.

«Мы долго и успешно сотрудничаем с белорусскими коллегами, у которых есть отличные сорта пшеницы с высокой урожайностью по сравнению с нашими сортами. Создание нового сорта - это сложный и длительный процесс, - пояснил Владимир Ториков. - Например, над «Милой» мы работали пять лет. Каждый сорт требует своего подхода, учитывая его особенности. Это связано с применением удобрений, регуляторов роста, микроэлементов, и, конечно же, с учетом особенностей почвы. Важно также понимать потребности самих растений и учитывать их реакцию».

Сорт «Мила» успешно прошел испытания и был внесен в реестр допущенных сортов в прошлом году. Теперь его можно использовать как в России, так и в Беларуси.

«В России он рекомендован для выращивания в Центральном регионе, включая Брянскую, Смоленскую, Калужскую и Московскую области, - добавил Владимир Ториков. - Этот сорт хорошо подходит для белорусских земель».

Главный по томатам

В ходе рабочей поездки в Ставропольский край, президент России Владимир Путин посетил тепличный комплекс в Солнечнодольске, где была представлена новейшая разработка - специализированный робот, который занимается сбором томатов. Об этом сообщает журналист Павел Зарубин.

Путин прибыл на Ставрополье 5 марта. Во время посещения крупного тепличного предприятия в Солнечнодольске, ему был продемонстрирован особый робот, который не только собирает томаты, но и оценивает их степень созревания.

По словам специалиста, представившего эту разработку, в основе работы механизма лежат принципы робототехники и искусственного интеллекта. Специальная система способна оценить степень созревания томата и расстояние до него. Затем робот срывает плод и помещает его в корзину. Весь процесс отображается на экране. Этот роботический механизм разработала группа из четырех ученых.

Датчики для космических теплиц

Исследование, проведенное учеными из университета Иллинойса, приблизило науку к успешному выращиванию растений в космосе. Новые полимерные датчики, способные отслеживать и передавать информацию о росте растений без необходимости вмешательства человека.

Эти датчики, которые устойчивы к влажности и температурным изменениям, обладают уникальной способностью растягиваться более чем на 400%, сохраняя при этом свое крепление к растению в процессе его роста. Профессор химической и биомолекулярной инженерии Ин Дяо, вместе с профессором биологии растений Эндрю Лики, руководила исследованием.

Используя растягивающиеся электроды на полимерной основе, ученые смогли дистанционно отслеживать рост растений. Они отмечают, что это исследование приближает нас к возможности выращивать растения в космосе для обеспечения астронавтов пищей во время долгосрочных космических миссий.

Команда Дяо проводила исследования в наземной лаборатории, признавая, что это было сложной задачей. Аспирант и первый автор исследования, Сицин Ван, отметил, что в начале проекта они столкнулись с проблемами из-за жесткости полимера, который оказался не подходящим. Они пришли к решению этих проблем, изменив формулу компонентов, чтобы сделать датчики более мягкими и растяжимыми.

Научный центр в Новосибирске

В Новосибирске в 2026 году планируется начать строительство центра ускоренного размножения сельскохозяйственных культур на базе недостроенного корпуса Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН. Директор ФИЦ ИЦиГ СО РАН, академик РАН Алексей Кочетов сообщил, что центр будет связующим звеном между научными исследованиями и промышленным производством посадочного материала.

Кочетов отметил, что строительство специализированного центра планируется на базе Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени В.И. Ленина (ВАСХНИЛ) на основе недостроенного фитотрона. Технология микроклонального размножения растений, которую будут применять в центре, позволит получать несколько генетически и морфологически идентичных растений из одного посадочного материала.

Планируется также проведение ускоренной селекции сортов злаковых и масличных культур. Оборудование для работы центра будет приобретено за счет средств института и индустриальных партнеров. Этот центр включен в программу Минстроя РФ по объектам незавершенного строительства.

Комплекс размножения сельхозрастений

В рамках программы «Приоритет 2030», которая является самой масштабной в истории современной России государственной программой поддержки университетов, в Вавиловском университете запущен уникальный комплекс ускоренного размножения сельскохозяйственных растений. Этот комплекс находится на базе лаборатории генетики и биотехнологии растений, где ученые разрабатывают перспективные технологии спидбридинга.

Технология спидбридинга объединяет методы эмбриокультуры и яровизации in vitro с ускоренным выращиванием растений в фитотроне. Это позволяет сократить длительность селекционного процесса и получать несколько поколений растений за год. Например, вместо традиционных 10-15 лет для получения константного сорта, с помощью спидбридинга можно получить гомозиготный материал за год.

Оксана Ткаченко, заведующая кафедрой «Растениеводство, селекция и генетика» агрономического факультета, объяснила, что благодаря этой технологии за год можно получить четыре и более поколений для яровых культур. В современном фитотроне Вавиловского университета используется уникальная технология выращивания на искусственных субстратах, что позволит получить новые адаптированные сорта, востребованные на рынке.

Система управления питанием растений

Научные исследования в Институте почвоведения и агрохимии СО РАН продолжаются уже несколько лет, сфокусированные на разработке инновационной технологии, известной как СУПР - система управления питанием растений. Эта технология предназначена для значительного улучшения качества овощей, фруктов, и ягод, а также других растительных продуктов.

«Мы используем знания агрохимии и физиологии растений, чтобы решать сложные проблемы, связанные с их питанием, ростом и развитием», - делится Наталья Валентиновна Смирнова, старший научный сотрудник ИПА СО РАН, кандидат биологических наук. «Когда мы перемещаем растение из естественной среды в контролируемые условия, мы создаем определенный климат, подбираем оптимальный состав почвы и питательный раствор, а также тщательно контролируем процессы фотосинтеза и другие физиологические и биохимические процессы. Это образует комплексную систему управления растением, известную как СУПР».

Растения в естественной среде реагируют на изменения окружающей среды, но не всегда эффективно. Факторы, такие как изменение климата, недостаток влаги или питательных веществ в почве, могут негативно сказаться на их здоровье и качестве продукции. С помощью СУПР, специалисты могут активно контролировать и оптимизировать питание растений как через корни, так и через фотосинтез.

В контролируемых условиях все аспекты роста и развития растений могут быть отслежены и регулированы. Специалисты внимательно следят за морфогенезом, накоплением минеральных и органических веществ, обеспечивая оптимальные условия для роста и развития каждого растения.

Исследования проводятся не только в искусственных условиях, но и в естественной среде. Однако, изучение процессов роста в естественных условиях более сложно из-за многофакторности окружающей среды. В таких случаях требуется непрерывный мониторинг и эксперименты, чтобы понять, как растения реагируют на внешние факторы.

Исследователи также обращают внимание на культуры, которые пока не были полностью культивированы в контролируемых условиях. Статистика показывает, что существует огромный потенциал для использования различных видов растений, включая лекарственные и эфиромасличные культуры, для промышленных и медицинских целей.

«Мы стремимся исследовать и культивировать растения, которые произрастают в дикой природе, в искусственных условиях», - объясняет Наталья Смирнова. «Это позволит нам сохранить биоразнообразие, адаптировать растения к изменяющимся климатическим условиям и восстановить нарушенные экосистемы».

В настоящее время Институт почвоведения и агрохимии СО РАН ведет исследование по выращиванию земляники и крестоцветных растений. Ученые уже несколько лет экспериментируют, подбирая оптимальные условия и составы питательных веществ, которые позволят контролировать рост и улучшить вкус этих культур.

«Мы можем изменять вкус не путем модификации сорта или генетики, а путем настройки входных параметров. Например, если земляника слишком кислая, мы можем сделать ее сладкой всего за неделю благодаря естественным процессам, связанным с питанием и фотосинтезом: мы регулируем содержание элементов, спектр света или продолжительность освещения. Хотя это кажется простым и может показаться очевидным, многие люди могут наслаждаться вкусом свежей ягоды только летом на грядке, в то время как мы можем выращивать их в лаборатории круглый год», - объясняет Наталья Смирнова.

Еще один эксперимент направлен на крестоцветные растения. Изменяя спектр света и продолжительность освещения, можно значительно влиять на их развитие. Обычно цели промышленного выращивания зелени заключаются в увеличении количества листьев, увеличении производства семян или повышении общей массы урожая. При этом увеличение массы должно сопровождаться накоплением минеральных и органических веществ, что благоприятно сказывается на качестве продукции.

Технология СУПР находится на стадии активной доработки. Разработчики фокусируются на улучшении системы на основе данных, полученных в результате тестирования, фитомониторинга и визуального контроля. Они стремятся лучше понять изменения, происходящие в растениях, и изучить их реакцию на световые условия. Кроме того, ученые ищут возможности для автоматизации и расширения системы с использованием дополнительных контрольных датчиков для более точного фитомониторинга.

«На данный момент система разрабатывается в нашем институте и еще не широко применяется. Мы планируем расширить ее для выращивания различных культур, включая сельскохозяйственные и природные ресурсные растения. После расширения спектра культур, на которых будет испытываться наша система управления, мы рассмотрим возможность внедрения ее за пределами института», - добавила Наталья Смирнова.

Биозащита растений

Канадские ученые из Университета Саскачевана сделали значительный вклад в создание инновационного биологического средства для защиты растений, которое в этом сезоне впервые будет использоваться производителями.

Совместно с профессором Владимиром Вуяновичем и доктором Джеймсом Джермидой из Колледжа сельского хозяйства и биоресурсов университета был разработан новый бионематицид для борьбы с паразитическими нематодами растений. Основанный на использовании микробов для защиты сельскохозяйственных культур и стимулирования роста семян, этот продукт станет доступен производителям в этом году в Канаде.

Ученые объясняют, что «живые микроорганизмы могут бороться с насекомыми-паразитами или микробными патогенами различными способами». Эти микробы взаимодействуют с растениями, создавая защиту от вредных патогенов.

Компания Indigo Ag на основе этой разработки выпустила новый бионематицидный продукт под названием Biotrinsic Z15. Он уже получил разрешение на применение в Канаде и будет использоваться для защиты сои и кукурузы. Этот продукт не только защищает растения от вредных нематод, но и увеличивает урожайность пропашных культур в ходе испытаний.

В основе препарата лежат микроорганизмы из библиотеки Indigo, содержащей более 36 000 штаммов микробов. Один из этих штаммов, Streptomyces sp. Z15, используется в препарате, он естественным образом колонизирует корни растений и обеспечивает им защиту.

Несмотря на наличие нескольких нематоцидных препаратов на рынке, как синтетических, так и биологических, нематоды по-прежнему остаются серьезной проблемой для сельхозпроизводителей. По словам ученых, использование микробных инокулянтов уже десятилетия является эффективным решением, и новые исследования в этой области могут привести к созданию еще более качественных продуктов.

Источник: «АПК Эксперт»