Как получать больше урожая с помощью ИИ

Алексей Трубников, победитель форума «Сильные идеи для нового времени», предлагает продвигать технологию точного земледелия на государственном уровне. В рамках проекта АСИ «Страну меняют люди» он рассказал о разработке системы точного земледелия TrueFields и её применении, трудностях, которые ему пришлось преодолевать на старте бизнеса, моментах отчаяния и своём самом сложном клиенте.

Особенность российского сельхозбизнеса в том, что у нас очень много крупных хозяйств, размер которых в десятки раз превышает аналогичные в Европе или США. К примеру, фермерское хозяйство Германии в среднем занимает всего 140 гектаров и передаётся из поколения в поколение. Немецкие фермеры знают свою землю, понимают, чего от неё ожидать и как с ней работать. В Америке, при больших площадях, земли также были многолетней собственностью фермера и знания о своих землях они копили веками. В России же мы зачастую наблюдаем следующую картину: создается хозяйство с площадью полей несколько десятков, а то и сотен гектаров и туда приглашаются специалисты, у которых знаний о том, как ведёт себя это поле, о его потенциале, толком нет.

Наша задача, собственно, заключается в том, чтобы дать владельцу хозяйства инструмент, с помощью которого он может оценить и понять реальный потенциал своего поля. В основе нашей работы лежат технологии определения полевой неоднородности. До неё мы перепробовали около 14–15 различных методик, изучили международный опыт, но убедились, что все существующие методы химанализа недостаточно точны.

Например, государственная служба агрохимического обследования, разделяющая поле на прямоугольники по 10–15 гектаров, не учитывает, что внутри могут быть разные почвы: песчаные, суглинистые. У них разный потенциал, а если накладывается еще и близость материнской породы, особенности рельефа (которые также никто не учитывает), то реальная эффективность такого обследования будет очень низкой.

Это как если бы пациенту с переломом ноги врач измерял гемоглобин — результаты обследования сами по себе не бесполезны, но не имеют никакого отношения к диагностике состояния больного и к плану дальнейших действий.

Сегодня, к сожалению, у сельхозпроизводителей есть только один инструмент — агрохимобследование. Ситуация парадоксальна — с одной стороны, 98% аграриев критикуют работу государственной службы агрохимического обследования, поскольку она не приносит желаемого результата. С другой — у них нет выбора — это единственная сеть в стране с федеральным охватом.

Мы помогаем агропромышленным предприятиям эффективно анализировать громадные поля и узнавать их реальный потенциал, чтобы лучше понимать, как с ними работать, какого результата ожидать. В большинстве предприятий принято работать единой нормой удобрений и семян по всему полю. Но на одном участке урожайность, обусловленная агрофизическими причинами (близость материнской породы, грансостав, рельеф, эрозия…) может составлять 20 центнеров на гектар, а на другом — 50. Соответственно, к каждому необходим индивидуальный подход. Причём удобрениями этого не выровнять. Зачем кормить участки, потенциал которых изначально на физическом уровне низкий? Это сизифов труд.

Наша главная разработка — программный комплекс TrueFields. Это программный комплекс с искусственным интеллектом, который на основе достоверных данных о потенциале плодородия полей помогает повышать урожайность культур за счет точного внесения материала. Его внедрение может стать решением и для агрохимических центров, которые сейчас тратят государственные средства на устаревшие методики исследования почвы.

Мы берём данные космоснимков с 1984 года, то есть за 38 лет, по каждому полю. Накладываем их друг на друга, и специальная программа с компьютерным зрением позволяет выбрать те снимки, которые пригодны для анализа. То есть, когда поля были засеяны одной культурой, без помех и т.д. Дальше программа всё анализирует и выдает карту, где участки разного потенциала размечены красным, жёлтым и зелёным. Зелёная зона — очень продуктивный участок (где стабильно за эти годы получали высокий урожай). Жёлтый — средний. Красный участок — на котором никто никогда за 38 лет не смог получить хороший урожай.

Дальше мы загружаем всю эту информацию в мобильное приложение полевому аналитику. Он приходит на поле, делает почвенный разрез и определяет, что ограничивает развитие растений (выход подстилающей материнской породы, эрозия на склонах, вымочки, солончаки..). После лабораторного анализа образцов мы создаём карты заданий, которые загружаются в технику для дальнейшего использования.

Фермерская техника сегодня оборудована огромным количеством датчиков и сенсоров… С помощью ГЛОНАСС и GPS можно управлять машинами с точностью до сантиметра, адресно вносить удобрения и семена, уменьшать использование химикатов, ориентируясь на наши данные, экономя ресурсы и снижая нагрузку на окружающую среду. Таким образом, мы перераспределяем удобрения и семена, внося большее количество в более продуктивные зоны, и уменьшая материал, в менее продуктивных. Кроме этого, можно собирать обратную связь, фиксируя количество внесённых веществ.

По сути — это переход от идеи: посеем везде, авось что-то вырастет, к новой, более интеллектуальной: сеять там, где точно будет высокая урожайность.

Зачем и почему нужно переходить на точное земледелие?

Помимо этого, мы проводим полевые эксперименты, закладывая контрольные участки внутри однородных зон. Это помогает ещё точнее понять потенциал поля, эффективнее подобрать количество удобрений и семян.

С нами уже связался «Нижегородский институт управления и экономики АПК» с предложением создать центр компетенций. Меня эта идея очень заинтересовала. В идеале хорошо бы создать несколько центров компетенций в ВУЗах и институтах.

Плюс нам важно сотрудничать с крупными региональными поставщиками технологий. Например, мы уже работаем с «Мустанг-Сибирь» в Алтайском крае, которые поставляют семена, удобрения, пестициды и сельхозтехнику. Они сформировали внутри себя отдельную экосистему цифровых продуктов для точного земледелия и точного животноводства, обкатывают все технологии на собственном хозяйстве и планируют создать отраслевой центр компетенций в Алтайском крае.

Сегодня наша команда из 35 человек работает в России и Казахстане, охватывая 500 тысяч гектаров. Но общий объём полей в обоих странах — 105 миллионов гектаров, и без новых форм партнёрства мы сто лет ещё будем внедрять свои технологии.

Кстати, сейчас как раз формируется поручение президента по итогам форума «Сильные идеи для нового времени». Хотим, например, в рамках программы искусственного интеллекта сформировать отраслевую рабочую группу по его применению в сельском хозяйстве…

— Что вы чувствуете от всего происходящего с вами? От победы в конкурсе, от кипучей жизни вокруг…

— Прилив энергии, адреналина и эндорфинов.

Мы начинали компанию на кухне в ипотечной трёшке в городе Пушкино в 2016 году. На кухне сидел программист, в другой комнате — я с супругой и наш партнёр. Сервер тоже стоял в квартире.

Это была «жёсткая долина смерти» (период, когда стартапер потратил деньги, а продукта нет и / или компания не генерирует прибыль). Я в то время анализы крови сдавал, и кортизол (гормон, который вырабатывает организм во время стресса или страха) зашкаливал. Одни и те же люди занимались и маркетингом, и продажами, и производством, и выполнением договоров, и выставками… Ну и постоянно то одно, то другое проваливали.

В первый год мы охватили территорию на предоставление услуг на 25 тысяч гектаров. Могли бы и больше, но вскоре остановились, потому что производственный отдел, который привлекал картографов на аутсорсе, сказал, что, если будет еще хоть на гектар больше — не справимся. Сейчас мы выросли в компанию, у которой есть в филиал в Казахстане, мощная клиентская база и охват площадей, с которыми мы работаем перевалил за 500 тыс. га.

— Если вернуться на ту кухню — что бы вы себе сказали?

Первое: надо было все же раньше начинать строить систему. Второе — привлекать инвестиции ещё в 2017. Гранты от фонда Бортника, пиар от Сколково, поддержка от АСИ реально много нам дали, но если бы мы взяли хотя бы полтора-два миллиона долларов инвестиций, мы бы уже тогда сильно ушли вперед и сэкономили время.

Третье — надо было строить отдел продаж раньше, а не заниматься идеальным «допиливанием» продукта.

Мне в этом году только 40 лет будет, поэтому я ещё смотрю на все с оптимизмом — ещё есть время построить великую компанию.

— А был момент, когда вы хотели всё бросить?

— Безусловно! Такие мысли посещали меня, наверное, раз 10–15 за последние 5–6 лет. Но всегда в эти моменты что-то случалось, открывались новые возможности, как будто сила сверху подталкивала меня продолжать заниматься своим делом.

В прошлом году, например, была серьёзная проблема, когда начали отключать спутниковые сигналы, от которых мы во многом зависим. Проще говоря, наш продукт, можно сравнить с контентом, который записывается на видеокассету. Вдруг оказалось, что видеомагнитофоны для кассет перестали продавать и завозить.

Мы начали сильно сомневаться, станут ли наши клиенты заниматься вопросами автоматизации и точного земледелия в таких условиях. А кроме того, перед ними встала проблема покупки новой высокоинтеллектуальной сельхозтехники. Но мы нашли решения, в том числе и с помощью производителей, которые предложили комплекты оптимизации для старой техники без электроники, позволяющие её модернизировать в умную, с электронным управлением. И в итоге, к началу сезона наша выручка выросла в полтора раза.

По сути, нам приходится быть одновременно и вендором, и системным интегратором — не только с точки зрения программного обеспечения, но и — «железа». Это сложно, но очень интересно. Мы с коллегами пробовали работать в корпорациях, но быстро поняли, что это не наша история.

Да, уровень дохода был такой, что его даже было сложно потратить, но это не то, что нас вдохновляло.

— Про деньги тогда. Кассовый разрыв когда был последний раз?

— Единственный раз был в 2018 году.

Мы тогда получили большой заказ и надо было срочно приступать к работе в ростовском агрохолдинге. Подтянули к работе все ресурсы, в том числе людские. Я преподавал 8 лет в разных университетах, мы сформировали коллектив из наших выпускников. Но чтобы оплатить им несколько месяцев работы, заехали по дороге в Сбербанк — то ли в Пензе, то ли в Ставрополе — и взяли потребительский кредит.

В целом, уже пять лет мы живём в состоянии, когда через 2–3 месяца у нас могут закончиться деньги на оплату счетов. Правда, сейчас у нас уже есть деньги на 7–8 месяцев вперёд. Это необычное ощущение стабильности!

— Почему вам важно заниматься точным земледелием?

— Знаете, это как у десантников: «Кто — если не мы?»

Когда я был ребёнком, мой отец стал фермером в Тамбове. Я помню, как механизатор дал мне порулить комбайном. Значит, мне 9 лет, я еду на комбайне Ростсельмаш «Нива» эта огромная махина гудит, пылит, а я ей управляю!

Понятно, что дальше тоже пошел по сельхозпрофилю: в 16 лет стал студентом Тимирязевки, до 20 лет работал на комбайне. Уже 19 лет занимаюсь сельским хозяйством и агронаукой, значит это моё. Я нашёл свое призвание.

Кстати, идея точного земледелия очень хорошо понятна как раз людям, которые прошли уборочную за рулем. В процессе жатвы сразу видно, как меняется урожайность в зависимости от местности: где ложбинка пошла, вымочка, склон, ничего не растет…

Потом, когда учились Тимирязевке, благодаря опыту работы на комбайне было проще понять адаптивное ландшафтное земледелие — почему участки на одном поле могут кардинально различаться по урожайности.

Уже с третьего курса у меня появилось устойчивое желание изменить развитие агропроизводства в стране. Тогда ещё не было ни кейсов, ни действительно эффективных примеров рациональных изменений. Но была просто слепая вера, что нужно делать по-другому и достигать иных, более оптимальных результатов.

Сейчас мы уже не бродим в темноте, а движемся в чётко заданном направлении. Мне по-человечески очень приятно осознавать, что наша технология позволяет сельхозпредприятиям, в том числе топовым агрохолдингам страны, в два раза повышать эффективность производства, без ущерба для почвы и экологии.

Будущее, в любом случае, за наукоёмкими и точными технологиями, за цифровизацией и адресным внесением материалов. Чем более точно мы воздействуем на природу, тем меньше ее травмируем, и это не может не сказаться на экосистеме в целом, в мировых масштабах.

— Поделитесь кейсом каким-нибудь?

— У одного из наших клиентов в Екатеринбурге большие проблемы с водной эрозией, но при этом пашутся все поля целиком, а вспашка усугубляет эрозионные процессы. Приведу голые цифры: 1 см почвы формируется в течение трехсот лет! Эти ребята за 10 лет «смыли» в овраги не меньше 5 см плодородного слоя! То есть, чтобы восстановить прежние объемы им нужно около полтора миллионов лет. К счастью, благодаря разработанной нами стратегии на предприятии появилась возможность существенно сократить площади вспашки и перейти на другие формы обработки. Теперь плодородный слой будет меньше смываться в овраги. В итоге, и урожайность будет выше, и планете лучше.

Кстати, если мы говорим про почву, то для неё чем больше урожайность, тем лучше. Дело в том, что благодаря высокой урожайной массе, на поле формируется и больше органических остатков (соломы, стеблей, корней и т.д.). Такая биомасса становится своего рода естественным регулятором почвенного положительного баланса, благодаря которому разрушаются вредные остатки пестицидов, формируя иммунитет планеты.

Интересный и парадоксальный момент: у нас много людей, боящихся химии и одобряющих только органическое земледелие. Из-за неграмотности они не понимают, что для здоровья почвы высокая урожайность важна! Именно с точки зрения накопления гумуса и формирования почвенного иммунитета. Большая урожайность возможна только благодаря внедрению интенсивных технологий и применению удобрений.

Конечно, удобрения надо применять с умом, чтобы они не смывались в пруды, родники и овраги, а работали адресно, точно. Для этого и существует технология точного земледелия, которая позволяет вносить удобрения в конкретную зону в строго определенном количестве.

Только ведь у нас сейчас все вокруг — «агрономы». Раньше все были «вирусологами», а теперь переквалифицировались в «агрономов». Если мы оставим ситуацию без внимания, разные «городские сумасшедшие», которые уверены, что нужно отказаться от химии и удобрений, могут добиться запрета на их применение. В результате урожай упадёт в 3–4 раза, при том, что большая часть населения планеты уже голодает. Вспомните Шри-Ланку, где переход на органическое земледелие привёл к катастрофе…

Даже мой папа долгое время занимал позицию, что не надо «морочиться с удобрениями, достаточно того что есть в почве».

Сайт «Агроноута» Агроноут в телеграме Кейсы компании

— Я был уверен, что отец гордится вами

— Я думаю, что гордится, но он никогда мне не говорил об этом напрямую.

Отец работает по традиционным технологиям, живёт на земле, его всё устраивает. Какие-то вещи я, по возможности, в его процессы интегрирую: навигацию поставил ещё лет 5–6 назад. В остальном он мне чётко дал понять, что в его 70 лет переучиваться поздно. Так что у него мне сложнее всего что-то внедрить. Я помогаю удваивать урожайность предприятиям, у которых 100–200 тысяч гектаров, но батя — самый сложный клиент!

Вообще проблемы отцов и детей всегда были. Видимо есть глобальное противоречие между старым и новым миром. В докладе, который мы подготовили для президента, мы указываем на то, что существует множество мер поддержки традиционного сельского хозяйства. А для нового — точного земледелия с искусственным интеллектом, онлайн аналитикой данных, беспилотниками и другими инновациями — их нет. Эти решения нельзя взять в лизинг, как трактор, на них сложно получить кредит…

После победы «Агроноута» в финале конкурса «Сильные идеи для нового времени» мы видим, что в администрации президента прислушались к нашей просьбе заявить о необходимости перехода на точное земледелие на самом высоком государственном уровне и 13 июля президент произнёс: «цифровые платформы позволят начать широкое применение точного земледелия в сельском хозяйстве».

Надеемся, что и с мерами поддержки приобретения аграриями программного обеспечения, технологий и оборудования для точного внесения удобрений помогут.

Это сильно ускорит цифровую трансформацию нашей консервативной отрасли.