В Российской Федерации реализуется масштабный проект, направленный на цифровизацию и роботизацию сельскохозяйственного сектора. Согласно задумке, новая платформа должна объединить государственные органы, научные организации и представителей аграрного бизнеса. Она позволит получать данные о состоянии посевов и почв непосредственно с полей, а также использовать нейронные сети для формирования рекомендаций по управлению хозяйством, выбору техники и получению государственных дотаций. Руководство проектом, являющимся частью консорциума, осуществляет Государственный университет управления, получивший соответствующий грант Министерства науки и высшего образования.
Владимир Викторович Филатов, в беседе с корреспондентом портала «Научная Россия», описал перспективы создания агрохозяйств нового типа, функционирующих по модели автоматизированных предприятий, и рассказал о возможном использовании искусственного интеллекта в их работе.
Владимир Викторович Филатов ― кандидат технических наук, директор Центра управления инжиниринговыми проектами Государственного университета управления. В 2014 году он завершил обучение в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете по направлению «Многоцелевые гусеничные и колесные машины». В 2019 году состоялась защита его кандидатской диссертации, посвященной ходовым и тягово-скоростным характеристикам глиссирующих амфибийных машин малого класса»
― Внедрение цифровых технологий в сельское хозяйство происходит, вне зависимости от этого. Какие цели должен решить проект, над которым вы работаете?
―Проект, который мы реализуем, в первую очередь призван обеспечить технологическую поддержку продовольственной безопасности – ключевой задачи, актуальной для России в сложившихся экономических и геополитических условиях. Наша страна находится на передовом рубеже в области создания автоматизированных систем управления различными процессами. Специалисты ГУУ в сотрудничестве с партнерами разрабатывают комплексную цифровую платформу для управления сельскохозяйственным предприятием.
Наша цель – интегрировать существующие и планируемые технические решения, применяемые в сельском хозяйстве, в единую взаимосвязанную структуру. Это можно сравнить с работой автоматизированных предприятий, где один оператор контролирует всю производственную линию, а все операции выполняются роботизированными комплексами. В такой системе человек осуществляет мониторинг данных и принимает решения при возникновении отклонений, но и сама система управления предоставляет ему рекомендации.
В рамках данного проекта используются технологии искусственного интеллекта. В частности, ведется разработка системы поддержки принятия решений, призванной помочь аграриям выбирать оптимальные действия в зависимости от ситуации, используя информацию, обработанную нейронными сетями.
― Сельское хозяйство включает в себя множество отраслей: садоводство, земледелие, животноводство и другие. Вы специализируетесь на каком-либо конкретном из них?
― В настоящее время ведется разработка системы управления технологиями в растениеводстве. В будущем результаты исследований могут найти применение в агрохозяйствах, специализирующихся на других культурах.
― Когда речь заходит о внедрении нейронных сетей в проекте, есть ли у нас специалисты, обладающие необходимыми навыками для обучения ИИ с учетом специфики аграрной отрасли?
― В Российской Федерации существует одно из самых прогрессивных направлений в сфере обучения нейронных сетей и разработки искусственного интеллекта, что в целом исключает дефицит квалифицированных специалистов. Однако в аграрной сфере наблюдаются определенные трудности, обусловленные сложностью создания надежных баз данных, необходимых для обучения нейросети и получения точных и проверенных результатов. Сгенерированные нейросетями решения требуют обязательной проверки и практического подтверждения.
Для решения обозначенных задач в проекте задействованы агрономы из авторитетных научных учреждений. Среди них – Омский аграрно-научный центр, являющийся одним из лидеров в сфере растениеводческой отрасли. В этом году к проекту присоединился Всероссийский институт механизации – ведущая организация, сотрудники которой занимаются разработками в области механизации и электрификации сельского хозяйства. Удмуртский государственный университет, известный своими научными школами, активно участвует в создании систем замкнутого цикла, включая переработку и утилизацию отходов. Проект реализуется в рамках крупного консорциума. Государственный университет управления непосредственно отвечает за создание систем управления и цифровой оболочки продукта. А экспертную оценку проводят партнерские организации, специализирующиеся на сельском хозяйстве: они оказывают содействие в выборе необходимого оборудования и технологий, обеспечивают их корректное описание для последующей цифровизации.
― Разработка автоматизированной системы для сельского хозяйства в глобальном масштабе — это уникальная задача, или существуют зарубежные решения, которые могут быть применены?
― На данный момент разработаны системы, моделирующие отдельные процессы, однако комплексных структур пока не наблюдается ни в России, ни за рубежом. В этой области Россия занимает лидирующие позиции: в качестве примера можно привести государственный сервис «Госуслуги», объединяющий различные сферы жизни граждан. Подобных аналогов в других странах не существует. Это дает нам возможность выступать в роли пионера и надеяться на то, что Россия станет первой страной, где будет создана комплексная система в сфере сельского хозяйства.
Современные вызовы, стоящие перед агропромышленным комплексом, обусловлены нехваткой квалифицированных работников и прерыванием поставок технологических решений из других стран. Для решения этих проблем необходимо наращивать автоматизацию и цифровизацию, что позволит повысить уровень знаний специалистов АПК и ускорить внедрение инновационных решений, увеличить продуктивность сельскохозяйственных предприятий и, как следствие, их прибыльность.
― Основываясь на вашем описании, значительная доля сельскохозяйственных работ в агрохозяйствах, вероятно, будет автоматизирована с использованием роботов. Насколько развиты в России подобные технологии, особенно в условиях текущей экономической ситуации в стране?
― В настоящее время в России активно разрабатываются роботизированные системы, включая те, которые создаются с использованием отечественных комплектующих. В рамках нашего проекта эти задачи решает Всероссийский институт механизации. Мы осознаем, что в России до сих пор эксплуатируется значительное количество импортской техники, приобретенной в период, когда это было возможно.
В настоящее время российское сельское хозяйство увеличивает объемы выпуска сельскохозяйственной техники, включая роботизированные комплексы с системами автоматического управления. Уверен, что эта задача будет успешно реализована.
― Разрабатываемый комплекс сравнивается с автоматизированным предприятием, которым руководит один оператор. Каковы его возможные масштабы?
― В дальнейшем внедрение комплексной системы управления станет доступным для агрохозяйств любого размера. К примеру, это может быть небольшое фермерское хозяйство, где один человек занимается выращиванием культур. Он сможет использовать систему управления для контроля за состоянием растений и почвы, а также для отслеживания ключевых показателей деятельности. В случае заболевания отдельного растения система предоставит рекомендации по его целевому лечению. Это позволит повысить экологичность производства и сократить затраты.
Аналогичную систему можно реализовать в агрохолдинге, при этом её охват будет определяться организационной структурой компании.
― Это значит, что мы не разрабатываем конкретное хозяйство, а создаем модель, применимую в различных обстоятельствах?
― Основная цель проекта – проведение фундаментальных научных изысканий, а именно разработка теоретической базы для создания систем управления сельскохозяйственными предприятиями. Эти системы должны применяться на разных уровнях, начиная от небольших фермерских хозяйств и заканчивая крупными агрохолдингами, объединяющими несколько юридических лиц под единой системой управления.
Данная цифровая платформа позволит синхронизировать все процессы управления, структурировать бизнес-процессы, анализировать финансовое состояние предприятий и обеспечить обмен данными. Прежде всего, система предназначена для автоматизации процессов обмена информацией, и наибольший эффект будет достигнут при использовании кооперативных моделей взаимодействия между разными компаниями.
― То есть своего рода те же «Госуслуги» для АПК?
― В определенной мере это так. Существует ряд программных решений, предназначенных для решения конкретных задач, например, 1С, Федеральная государственная информационная система «Зерно», «История поля» и другие. Телематические данные также поступают с сельскохозяйственной техники. Мы разрабатываем цифровую платформу, которая позволила бы интегрировать эти системы, подобно тому, как «Госуслуги» объединяют сервисы различных ведомств. Помимо этого, наша цель – упростить и автоматизировать стандартные отчетные процедуры, чтобы фермеру оставалось только ознакомиться с документами и направить их в контролирующие органы.
В сфере агропромышленного комплекса ощущается нехватка специалистов. В текущем году запущен ряд национальных проектов, направленных на повышение производительности труда, решение вопросов кадрового обеспечения в России и обеспечение продовольственной безопасности государства. Предлагаемый нами проект соответствует стратегии научно-технологического развития Российской Федерации и может найти применение в решении задач, имеющих государственное значение.
― В каких местах и в какие сроки предполагается реализация пилотного проекта?
― Первый этап реализации проекта предусматривает использование агрохозяйств Омской области, находящихся в ведении Омского аграрно-научного центра. Внедрение системы и ее дальнейшая доработка будут осуществляться на опытных участках с учетом отзывов специалистов-агрономов.
В дальнейшем систему можно будет внедрять на агрохозяйствах в других регионах, адаптируя ее к местным условиям. Это необходимо учитывать из-за множества факторов, таких как климат, тип почв, выращиваемые сельскохозяйственные культуры и их свойства. Поэтому в разных регионах используются различные технические решения. Мы намерены создать универсальную цифровую платформу, которая сможет взаимодействовать с уже существующими на предприятии системами.
― Однако в любом случае автоматизация потребует замены устаревшего оборудования робототехникой…
― Ключевой вопрос – рентабельность. Необходимо проводить экономическую оценку целесообразности принимаемых решений, например, определять, оправдана ли замена оборудования, управляемого операторами, на беспилотное. Это зависит от размеров предприятия. Наша платформа должна выполнять подобный анализ и предоставлять пользователям сведения о требуемом объеме инвестиций и периоде достижения экономической выгоды. Это привлекательное предложение для предпринимателей, которые ранее не работали в агробизнесе, не имеют специальных знаний в сельском хозяйстве, но уже обладают желанием и начальным капиталом. Безусловно, для них важно понимать, какую прибыль и когда они получат, если, к примеру, вложат миллион рублей. Система создана для того, чтобы отвечать на эти вопросы: какую культуру следует высаживать в определенном регионе, какая урожайность ожидается, какой набор техники необходим и т.д. Это комплексная система поддержки принятия решений в агропромышленном комплексе.
― Возможно, сбор данных, необходимых для анализа системы, займет значительное время, даже после запуска пилотного проекта?
― В подобных ситуациях на помощь приходят нейросети, которые позволяют осуществлять интеллектуальный поиск информации. К примеру, это может быть мониторинг программ государственной поддержки в сфере сельского хозяйства: пользователь формулирует запрос, а система поддержки принятия решений предоставляет инвестиционный план, учитывающий планируемые вложения, возможность получения льготного кредита, а также информацию о доступных субсидиях и налоговых вычетах.
Цифровая платформа также должна включать предложения по технике, преимущественно отечественного производства, а также дополнительное оборудование, выбор которого зависит от выращиваемых культур.
Для упрощения процесса и исключения ручного составления запросов на коммерческие предложения, можно использовать автоматизированные системы, поскольку большинство современных решений в сфере клиентского обслуживания функционируют именно таким образом.
Функциональные возможности весьма обширны. На начальном этапе важно сформировать базовую структуру и научно обосновать принципы создания такой системы, после чего следует развивать платформу и искать пути для её коммерциализации. В будущем комплексная цифровая платформа сможет предоставлять государству более точные сведения о состоянии сектора, избавить фермеров от необходимости формирования отчётности и обеспечить предпринимателей ресурсами научных учреждений. Таким образом, платформа будет объединять интересы государства, бизнеса и науки, включая высшее образование.
Теперь мы переходим к непосредственной разработке программного кода. Первоочередная задача – создание прототипа, его тестирование в пилотном агрохозяйстве для разработки рабочей версии цифровой платформы и последующего расширения на другие предприятия. Мы, как разработчики, осознаем, что создание такого продукта с первого раза и без ошибок невозможно, и нас ожидает множество вопросов и проблем.
Внедрение системы, скорее всего, потребует взаимодействия с государственными структурами для улучшения и приведения в соответствие нормативной документации. Не менее важным аспектом является обеспечение защиты информации. В настоящее время мы проводим фундаментальные исследования, после чего создадим демонстрационную версию и приступим к поиску контактов с возможными промышленными партнерами. В частности, мы рассматриваем такие крупные технологические компании, как «Сбер» и «Россельхозбанк», и намерены получить поддержку Министерства сельского хозяйства.
Интервью стало возможным благодаря поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации