В 2023 году сельское хозяйство включили в число приоритетных отраслей экономики России для внедрения искусственного интеллекта (ИИ). Ожидается, что его использование, например, на предприятиях по растениеводству, может принести значительные выгоды. Для компаний это обеспечит увеличение производительности, снижение издержек и улучшенную конкурентоспособность, а для потребителей – высокое качество продукции и более доступные цены. Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» придумали, как использовать ИИ для прогнозирования количества осадков и диагностики свежести фруктов.
Возможности искусственного интеллекта для сельского хозяйства
Сегодня ИИ используется для прогнозирования урожайности и улучшения качества посевов – для этого учитывается метеопрогноз и проводится анализ больших объемов данных о состоянии почвы и растений. Также ИИ позволяет проводить мониторинг состояния плодовых культур в процессе роста – систематическое наблюдение и оценку их состояния, что позволяет своевременно выявлять проблемы и принимать меры. Кроме того, машинное обучение позволяет автоматизировать такие работы, как контроль за системой полива, а также сортировка и упаковка урожая.
Однако, несмотря на все преимущества использования ИИ в сельском хозяйстве, процесс его внедрения на отечественных предприятиях идет очень медленно. Одной из причин является беспокойство компаний о том, что на переобучение кадров и приобретение инноваций потребуются значительные финансовые затраты. Именно поэтому, для повышения эффективности производства и качества продукции на основе ИИ, необходимо создание таких разработок, которые будут относительно дешевыми и простыми в эксплуатации.
Прототип интеллектуальной системы – от разработчиков из ЛЭТИ
Ученые петербургского ЛЭТИ совместно с коллегами из Индии разработали прототип системы на основе ИИ для диагностики свежести фруктов.
Руководитель проекта, доцент кафедры автоматики и процессов управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Вячеслав Викторович Гульванский рассказывает:
Совместно с коллегами из Индии мы разработали прототип интеллектуальной системы автоматизации в сельском хозяйстве. С нашей стороны была предложена модель на основе машинного обучения для прогнозирования количества осадков и создана нейросетевая модель для определения свежести фруктов (бананов, яблок, апельсинов и т.д.). В том числе, мы закончили работу над пользовательским интерфейсом приложения на Android для управления данной системой.
В прототип интеллектуальной системы входит созданная учеными ЛЭТИ модель на основе машинного обучения для прогнозирования осадков, которая позволит сельхозработникам использовать дождевую воду для полива плодовых культур. Нейросетевая модель для диагностики свежести фруктов способна определять уровень спелости (спелое, не очень спелое, не гнилое, гнилое) по их изображениям, которые можно будет получать, к примеру, с камер, установленных на конвейерах.
Преимущества «умной» системы
Преимуществом данной системы является интегрированный интеллектуальный модуль для сбора данных, которые собираются в реальном времени от нескольких датчиков, устанавливаемых в различных точках на поле с растениями. Датчики могут определять объемное содержание воды в почве, температуру и относительную влажность, а также обнаружить те вещества, которые оказывают негативное влияние на почвенные процессы (например, аммиак, оксиды азота, бензол, табачный дым, углекислый газ и др.). Система позволяет проводить мониторинг состояния почвы и качества воздуха в районах посевов, что обеспечит своевременное решение возникающих проблем.
В перспективе интеллектуальная система поможет в мониторинге состояния плодовых культур во время их выращивания, а также в определении их свежести на конвейерах или при сборе и сортировке с точностью свыше 90% на сельскохозяйственных предприятиях,
– подчеркнул Вячеслав Викторович Гульванский.
Перспективы внедрения «умной» системы управления сельским хозяйством
В настоящее время ученые продолжают работу над совершенствованием разработанного прототипа. В будущем они планируют повысить его точность, а также разработать специальное приложение, через которое можно будет дистанционно управлять интеллектуальной системой и вести учет на основании интеллектуального анализа, логистики и т.д.
Результаты исследований по разработке интеллектуальной системы управления сельским хозяйством для прогнозирования количества осадков и мониторинга здоровья фруктов представлены в научном журнале Scientific Reports. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и продолжает линию научных инициатив, развиваемых в рамках Десятилетия науки и технологий. Ключевым событием Десятилетия является Конгресс молодых ученых, на котором презентуются и обсуждаются результаты исследований. V Конгресс молодых ученых состоится в Научно-технологическом университете «Сириус» 26-28 ноября 2025 г.