Big Data в великих господарствах

Технології Big Data активно проникають в сільське господарство, підвищуючи ефективність і врожайність

Фермери зустрічаються з високими технологіями

«Люди зацікавлені в чистому прибутку. Найлегший шлях забезпечити прибуток — насамперед уникнути зайвих витрат. Тож якщо більше високих технологій — це менше витрат, то попит на високотехнологічні рішення забезпечений», — говорить Брент Ларсон. Він сам працює на фермі площею близько 160 га у штаті Айова разом з батьком і братом. Але фермер він лише вечорами й по вихідних. В робочий час він — співробітник Sunderman Farm Management, консалтингової й торгової фірми, яка обслуговує близько сотні фермерів. І через це для неї надзвичайно актуальні технології, які обіцяють фермерам підвищення врожайності і зниження витрат.

Брент Ларсон, його родина і такі фермери, як він — не новачки в сфері технологій. Для них уже стало нормою використання тракторів з GPS, що дало змогу робити ідеально прямі рядки і прокладати оптимальний маршрут по нерівній поверхні, щоб максимізувати продуктивність під час сівби. Також він час від часу телефонує кільком компаніям, які виконують зйомку його поля за допомогою дронів. Крім того, він підписаний на програму Field View — платформу для аналізу даних, розробленою Climate Corporation, підрозділом Monsanto.

Підключення до обладнання зі збору даних, розташованого на сівалках і тракторах, дає змогу фермерам бачити дані про погоду в режимі реального часу, дані про історію поля й урожайність, і збирати інформацію про культури і грунт з кожним проходом трактора по полю.

Б. Ларсон говорить, що він заінтригований тим, що може зробити для нього і для сільського господарства в цілому впровадження розроблених спеціально для цілей галузі датчиків, підключених до Інтернету і і об’єднаних за допомогою хмарних технологій. Але він вкладає гроші тільки в надійні речі. Оптимальні строки для виконання технологічних операцій неймовірно короткі, що для просапних культур, таких як кукурудза чи соя, що для овочів, що для багаторічних насаджень — виноградників чи садів.

«Дуже важко здогадатися, на що саме витрачати свій час, енергію і зусилля.

Деякі з цих технологій проривні, але вивчати їх, оновлювати, а потім викидати через 3 роки, коли з’явиться новий, кращий гаджет — я не хочу витрачати $5000 на пристрій, який через 2 роки залишиться тільки викинути», — говорить Брент Ларсон.

Він передбачає, що прийде час, коли на його фермі і на подібних їй, так само, як на великих фермах, зможуть використовувати можливості, які обіцяє технологія Big Data в плані точного землеробства: внесення добрив тільки тоді, коли в грунті бракує відповідних елементів живлення, полив тільки тоді, коли рослинам бракує вологи, і обприскувати поля, поки поширення шкідників чи хвороб не набуло загрозливих масштабів. Але оскільки сільське господарство споконвіку стикалося з такими проблемами, в багатьох випадках фермери вирішують їх, виходячи з досвіду й інтуїції, накопичених за роки своєї роботи. Ідея використання для цих цілей правильного поєднання програмних і апаратних засобів, розташованих у полях, для Ларсона все ще має присмак фантастики. Однак це не настільки далеке майбутнє, як здається спочатку.

Гаджети в полях

У США нараховується щонайменше півтисячі фірм, що спеціалізуються на високих технологіях в АПК, і вони щорічно залучають кілька мільярдів інвестицій.

Напрямків впроваджень високих технологій в сільському господарстві дуже багато.

Значну частину з них складають новітні розумні пристрої. Стартап Cowlar розробив електронні нашийники для корів, які сигналізують, коли корова демонструє ненормальну поведінку або її температура тіла відхиляється від норми, або коли стадо виходить за межі ферми. Інші компанії розробляють датчики, які прикріпляються в вухо або вживлюються тваринам і за допомогою Wi-Fi передають дані про рух тварин, температуру або перебіг циклу вагітності.

Датчики в зернових елеваторах відслідковують температуру і вологість в різних ділянках сховища і передають дані на автоматичну систему клімат-контролю. Фірма SWIIM розробляє для міністерства сільського господарства США комп’ютерну систему моніторингу використання опадів і вологи, яка дає змогу фермерам не тільки заощаджувати воду, а й виставляти на продаж невикористані квоти на воду.

Крім того, є безліч самоучок у полях, які власними силами розробляють девайси для допомоги в тих чи інших роботах на фермі. Одне з таких об’єднань, відоме як Farm Hack, з самого початку висловлює занепокоєння потенціалом технологій зі збирання та автоматизації даних.

Співзасновник Farm Hack Дорн Кокс виробляє на своїй 120-гектарній фермі в шт. Нью-Хемпшир органічну продукцію переважно для ресторанів: лохину, гриби, овочі, кленовий сироп, соняшникову олію і випічку з власного зерна. В 2011 р., коли об’єднання виникло, однією з перших проблем, яку в ньому обговорювали, стало дистанційне визначення підвищення температури в теплиці вище критичного рівня. Використовуючи модифікований GSM-сигнал і мобільний телефон, проект створив температурний датчик, який відсилає текстове повідомлення у випадку підвищення температури в теплиці вище норми.

Зараз існує більше пристроїв і кращої якості, які можна налаштувати за індивідуальними побажаннями. Дорн Кокс розробив панель приладів, яку назвав FarmOS, котра дає змогу користувачам дистанційно збирати дані, централізувати їх і управляти ними. Також він має датчики, встановлені на території ферми, переважно в теплицях, які допомагають йому і його маленькому персоналу обирати пріоритетні задачі. Він прогнозує, що його бізнес не зможе зростати без більшої мережі сенсорів і колекторів даних.

Поєднуючи речі разом

Скільки є доступної вологи? Наскільки родюча земля? Скільки пестицидів внести? Датчики і прилади збору даних можуть надати зрозумілу інформацію на кожну з цих тем. Але якщо ви хотіли отримати дані по всіх цих напрямках, зібрати їх разом і робити це щодня? Або вам потрібна більш спеціальна інформація по вашій культурі або місцевості? Для більшості це надзвичайно беззв’язний набір об’єктів, ідей і процесів. Однак є надія: інтеграція – новий тренд розвитку індустрії «Інтернету речей».

«Наш пересічний передплатник має 160 каналів передачі даних, але деякі ферми мають понад 1000.

Це занадто багато даних, щоб фермер міг управляти ними, особливо якщо вони надходять постійно», - говорить Ленс Донні, засновник і генеральний директор OnFarm – фірми, яка постачає рішення, що порівнюють з центральною нервовою системою, за допомогою якої фермер зв’язується через смартфон, планшет або комп’ютер зі своїми датчиками для їх аналізу. В цю мережу може бути включене будь-яке «залізо» чи програмне забезпечення. Так OnFarm розвиває партнерство з великими компаніями на кшталт John Deere.

«Ми підтримуємо дані, які надходять з будь-якого пристрою. Було придумано стільки рішень зі сфери «Інтернету речей», які давали фермеру стільки інформації про стільки різноманітних деталей, але вся ця інформація була розрізненою і не було стандартів даних для поєднання всієї цієї інформації», - говорить Ленс Донні.

Сфокусувавшись спочатку на виробниках спеціальних культур – горіхів, фруктів, ягодів і овочів, OnFarm отримує щомісяця 70 млн повідомлень від 71 тис. датчиків, встановлених у 32 штатах США і в Канаді.

«Системи управління даними стали обов’язковими у випадках, коли ці дані збирались підраховувати і переварювати. Ви просто не можете утримати цю інформацію в своїй голові», - продовжує Л. Донні.

Climate Corporation, яка теж спочатку зацікавилась наданням послуг з аналізу даних, зараз працює в напрямку інтеграції більшої кількості видів шарів даних з високою деталізацією з більшої кількості джерел, розвиваючи свій продукт FieldView. Компанія хоче завершити цей процес переважно завдяки співпраці з третіми особами, такими як Veris Technologies, яка розробила низку серій датчиків, що встановлюються на трактори і складають карти вмісту органічної речовини, рН, електропровідності і структури грунту.

Генеральний директор з інновацій Climate Corporation Марк Янг говорить, що започатковуючи дискусію з іншими новаторами різних масштабів, компанія сподівається зробити для сільського господарства те, що Google зробив для пошуку в Інтернеті або Amazon – для торгівлі через Інтернет. Зробити його простим і невразливим.

«Якщо ваше програмне забезпечення відмовляє, зупиняючи сівбу чи жнива, це неприпустимо. Програмне забезпечення для сільського господарства повинно мати такий самий рівень запасу міцності, як для кардіостимулятора, де «баг» може призвести до смерті пацієнта», - говорить Марк Янг.

Фірма Arable сповідує трохи глобальніший підхід до інтеграції. Управління і аналіз даними, що базуються на підписці на програмні продукти, тут теж відіграє ключову роль, але замість формувати єдину мережу з тисяч сторонніх провайдерів, засновник цієї фірми вирішив, що зібрати кілька десятків найпоширеніших датчиків у привабливе рішення, яке легко доповнюється новими елементами, було б найвигіднішим для широких мас фермерів.

Засновнику фірми Адам Вулф звернув увагу на те, що фермери в будь-якій точці світу цікавляться одними й тими ж даними: вологістю грунту і вмістом у ньому поживних елементів, інтенсивністю й тривалістю сонячного випромінювання, залежністю врожайності від погоди і можливістю швидкого визначення проблеми за зовнішнім виглядом листя.

Він разом з партнером розташував комплект датчиків у компактному дископодібному футлярі, назвавши його Pulsepod. Він містить, зокрема, датчики для вимірювання поглинання коротко- і довгохвильового інфрачервоного випромінювання, датчики нахилу і напрямку, спектрометри для вимірювання відбивання листям випромінювання різної довжини з метою отримання інформації про стреси рослин, їх схожість, вміст хлорофілу, а також камери.

«Велика можливість, яка насправді ніколи не існувала в «Інтернеті аграрних речей», - це вимірювання і зв’язок прогнозів з наслідками. А цей винахід забезпечує оптимізацію ланцюжка. Наприклад, 30% продуктів втрачається раніше, ніж досягне споживача. А це – втрати всіх ресурсів – від води й до людської праці. Якщо дивитись ширше, то є інші резерви підвищення ефективності, крім самих лише поливу, внесення ЗЗР, тощо».

Для великих міжнародних компаній, таких як ягідна компанія Driscoll’s, котра співпрацює з приблизно 700 виробниками суниці по всьому світу, технології «Інтернету речей» також представляють можливість зробити дані датчиків детальнішими. Там, де раніше виробники могли встановити 1 датчик на 40 га, менші, доступніші за ціною пристрої, що можуть надати більше інформації з одного потоку даних, прискорюють окупність проекту навіть при встановленні 10-20 подібних пристроїв на такій же площі. Driscoll’s зараз випробовує комплекти Pulsepod на двох полях у Каліфорнії.

«Ви отримуєте завершений зворотного зв’язок, де цілком можна довіряти тому, що дані датчиків репрезентативно відбивають ситуацію на полі. І в майбутньому, коли виробники зможуть працювати за індивідуальним планом замість обприскування всього 40-гектарного поля, і це має великі наслідки для використання пестицидів, добрив і води. Якщо хтось відкриє можливість не тільки вимірювання, а й роботи з високою деталізацією, це б дало змогу чимало заробити фермерам», - говорить один з топ-менеджерів Driscoll’s.

Виробники іншої культури з високою доданою вартістю – винограду – надзвичайно зацікавлені в застосуванні методів прогнозу, що базуються на тісно пов’язаних масивах даних: багатофункціональні платформи або пристрої надають їм можливість пов’язувати відмінності мікроклімату з прогнозами врожайності а також вживати у режимі реального часу заходів у відповідь на зміни ситуації на полі.

Забезпечити майбутнє

Якщо у США можливість зібрати більше даних – це вигідніші ціни, то є країни, де більше даних від пристроїв «Інтернету речей» означає перехід від виживання до успіху. Уявімо, що постійні проблеми з доступом до мобільного зв’язку чи Інтернету (зокрема, бездротового) у країнах третього світу вирішені. Тоді постає питання до таких компаній, як Climate Corporation чи Arable: чи можна зробити ферми в Замбії, Бразилії чи Індії такими ж продуктивними, як у США?

«Проблеми, які постають перед дрібними фермерами з бідних країн, інші, ніж ті, що хвилюють фермера з Айови. Перші сильно залежать від консультаційної підтримки, товарних цін, мікрокредитування. Багато з них, сіючи те саме насіння, що й американці, мають урожайність на 30-40% нижчу», - говорить Марк Янг.

Тож Climate Corporation адаптує свої платформи для великих господарств для того, щоб їх так само могли використовувати дрібні фермери. Компанія вже підписала 3,5 млн фермерів з Індії на текстові повідомлення з ринковою та агрономічною інформацією відповідно до їхніх культур та місцевих умов.

Брент Ларсон розглянув масу пропозицій рішень для фермерів, що обіцяють їм отримувати вищі врожаї. Сам він хотів би: трактор, який попереджає про близький вихід з ладу підшипника; індивідуально підібрані схеми локального внесення добрив; сівалку, завантажену насінням кукурудзи різних гібридів, яка б вибирала оптимальний гібрид для конкретного клаптика поля.

Переклав Богдан Малиновський, b.malinovskiy@univest-media.com