1. Главная
  2. Новости
  3. Статья о лаборатории OverGrower в газете Колос Сибири

Статья о лаборатории OverGrower в газете Колос Сибири

12 июня 2022
235

В газете Колос Сибири научного центра СФНЦА РАН опубликована статья о работе лаборатории OverGrower:
Прогрессивные технологии выращивания сельскохозяйственных культур в СФНЦА РАН (Май 2022, выпуск №2)

Томатная сити-ферма под управлением OverGrower

Во втором выпуске газеты Научный сотрудник Рыбаков Роман Владимирович рассказал о планах и перспективах развития лаборатории.

Представляем Вашему вниманию полный текст статьи:

В СФНЦА РАН существует несколько лабораторий, ведущих научную работу по части изуче­ния прогрессивных сельскохозяйственных технологий. Лаборатория механизации овощевод­ства занимается изучением и разработкой технологий выращивания сельскохозяйствен­ных культур.
Согласно выполнения государственного задания СФНЦА РАН и стратегий раз­вития сельского хозяйства, главной задачей лаборатории в настоящее время являются исследования для обоснования и разработки систем технологического обеспечения произ­водства продукции растениеводства в культивационных сооружениях, обеспечивающую снижение совокупных затрат, на основе использования цифровых технологий управления продукционными и технологическими процессами в условиях Сибири.

При участии лаборатории СФНЦА РАН был разработан уникальный программно-тех­нический комплекс, который позволяет создавать и апробировать технологии выращи­вания различных культур как в полностью изолированных условиях, так и в условиях за­крытого грунта.
В ходе экспериментов, которые проводятся на базе лаборатории, ученые получают большое количество информации, которую необходимо анализировать, изучать, создавать новые модели и методы, которые позволят осуществлять переход к цифровым технологиям и тем самым не только способствовать развитию сельскохозяйственной науки и техники в этом направлении, но и шагать в ногу со временем в этих областях, привлекая к теме овощеводства новые молодые кадры и создавая новые продукты для реального сектора экономики.

Какие исследования проводятся?

В 2021-2022 годах на базе лаборатории был разработан и создан уникальный программно-технический комплекс для апробации и от­работки технологии выращивания растений отечественной селекции и семеноводства в полностью изолированных от окружающей среды помещениях.
В настоящее время проводится отработка технологии выращива­ния наиболее востребованных культур, таких как томаты и карто­фель, в закрытом помещении искусственно создается среда обита­ния с оптимальными параметрами микроклимата, обеспечивается питанием, освещением, обязательно используется обратная связь и производится сбор огромного числа данных. По этим данным далее производится анализ, строятся цифровые модели роста и урожайно­сти растений, что даже на этом этапе открывает перспективные воз­можности дальнейшего развития в направлении так называемого Сельского хозяйства 4.0.

В процессе апробации и отработки технологии выращивания ве­дется централизованный сбор данных от растений и среды их оби­тания с использованием датчиков автоматизированного фитомони­торинга. Используется динамический спектральный контроль излу­чаемого света, применяется комплекс методов по фенологическому наблюдению за растениями и комплекс методов по лабораторному анализу состава растений и питательной среды.
Кроме исследований, касающихся выращивания растений в изоли­рованных помещениях, нашей лабораторией проводятся эксперимен­ты по выращиванию теплолюбивых культур в разработанных ранее модульных укрытиях, эти укрытия позволяют выращивать томаты в грунте в условиях Сибири и получать хорошие показате­ли урожайности. Исследования проводятся для испыта­ний конструкции модульных укрытий и совершенство­вания системы управления их микроклиматом и поли­вом в комплексе.

Автоматизация гидропоники OverGrower

Планы на ближайший год

В 2022 году планируется организовать серию экспериментов, кото­рые должны показать зависимость цвета листьев от недостатка тех или иных компонентов питания. Получив эти данные, ученые постро­ят цифровые модели и получат новые данные, которые, с одной сторо­ны, позволят при помощи недорогих датчиков, по цвету листа, с высо­кой точностью устанавливать потребность растений в определенных микроэлементах. С другой стороны, новая информация представляет собой так называемый цифровой след, который можно использовать для разработки цифровых имитационных моделей и моделей управ­ления.
За год ученые СФНЦА РАН планируют подготовить для внедрения в реальный сектор экономики создаваемый комплекс оборудования и методов для апробации и отработки технологии выращивания любых овощных культур в полностью изолированных от окружающей среды помещениях для нового направления городского фермерства.

Молодежь в помощь

Один из проектов молодежного коллектива Центра - «Создание виртуальной томатной культуры». Над проектом работают не толь­ко сотрудники СФНЦА РАН, но и привлеченные ранее талантливые студенты и даже школьники. Студенты-математики из НГУ, которые были привлечены в проект в рамках мероприятия «Большая матема­тическая мастерская - 2021», это был второй семинар Математиче­ского центра НГУ в Академгородке, который приурочен к году науки и технологий, и который позволяет организациям и коллективам публиковать интересные задачи для студентов, которые они будут решать при поддержке экспертов различного уровня.

Проект направлен на разработку имитационных моделей, которые предсказывают рост растений в условиях различных защитных сооружений. Обобщенная модель имитирует урожайность, поглощение СО2, исполь­зование питательных веществ, энергии и воды, а также воздействие на окружающую среду.
Моделирование основано на измерениях рас­тений томатов и условий их выращивания в реальном времени. На основе прогнозов модели можно скорректировать стратегию управления культурой и выявить улуч­шенные признаки растений.
Конечной целью проекта и является создание цифрового двойника растений, который будет использоваться для повы­шения эффективности ресурсов в теплич­ных системах выращивания томатов.
Это позволит снизить затраты и зависимость от ресурсов, сделав выращивание томатов и других культур более экономичным и создать рациональную систему производства и земле­пользования.

Урожай в лаборатории OverGrower

Как работа лаборатории может изменить жизнь людей?

Ученые планируют создать цифрового двойника живого растения.
Создание программно-аппаратного комплекса позволит изме­нить правила игры в некоторых отраслях научной и хо­зяйственной деятельность в области растениеводства.

Например, может быть кардинально изменен про­цесс селекции.
Если ученый будет иметь в своём распоря­жении такой инструмент, который полностью имитирует реальную физическую живую си­стему и сможет «на ходу» изменять характе­ристики виртуальных растений и задавать необходимые для ученого параметры, то вся работа по выведению новых сортов культур будет производиться в несколько раз бы­стрее. Это обусловлено тем, что в цифровом мире время может протекать в миллионы раз быстрее. Разработка и внедрение такой техно­логии позволят экономить стране десятки лет работы тысячам ученых-селекционеров.

В лаборатории СФНЦА РАН уже создали уни­кальный программно-технический комплекс для апробации и отработки технологии выращивания растений, комплекс позволяет выращивать любые куль-туры в условиях изолированных помещений или в условиях сити-ферм.
Сити-фермерство в целом очень динамично развивается по всему миру, и работа, которую ведет лаборатория Центра в этом направлении, непременно будет использоваться в реальном секторе экономики, ведь результаты научной работы СФНЦА РАН уже внедре­ны в коммерческие решения для выращивания растений методом ги­дро- и аэропоники и работают в более чем 26 странах мира.

На сегодняшний день технологии автоматизации не так распро­странены и не настолько доступны по цене и простоте, чтобы их мог­ли использовать простые садоводы-лю­бители. Сейчас эти технологии и обору­дование применяют только коммерче­ские организации и энтузиасты.
Но с каждым годом ситуация меняется, и новые решения становятся доступнее. Результаты рабо­ты научной лаборатории по разработке систем автоматизации выращивания рано или поздно станут доступны ши­рокому кругу потребителей.

Возможно, в каждом огороде будет работать созданный при участии уче­ных СФНЦА РАН искусственный ин­теллект, обеспечивающий людей всем необходимым, чтобы с минимальными затратами получить отличный урожай и максимальное удовольствие от заня­тия садоводством.

Научная лаборатория OverGrower

Статья о научной лаборатории OverGrower