Культивируй это: как высокие технологии помогают выращивать еду на примере трех необычных проектов

^{Березки и картошечка на Марсе? Почему бы и нет}

Высокие технологии — это не только автопилоты в машинах, квантовые компьютеры и миниатюрные серверы в дата-центрах. Hi-tech проникает абсолютно во все сферы жизни, науки, медицины и бизнеса. Одна из таких отраслей — сельское хозяйство, если, конечно, это можно так назвать.

Речь идет о разного рода автономных и не очень системах, где используются дроны, дата-центры и гидропоника. Недавно мне на глаза попалось несколько интересных статей на эту тему. Вероятно, в ближайшем обозримом будущем мы увидим новые способы культивирования растений и животных, которые ранее казались научной (или не очень) фантастикой. Ладно, хватит рассуждений, поехали.

Вертикальная ферма, искусственный интеллект от Nokia Bell Labs и AeroFarms

В самом сердце Нью-Арка, что в Нью-Джерси, США, располагается одна из наиболее высокотехнологичных ферм. И не только в Америке, но и во всем мире — аналогов ей нет. Дело в том, что здесь выращивают рукколу, капусту, салат и прочую зелень при помощи искусственного интеллекта, дронов и гидропоники. Ферма эта вертикальная — растения размещаются на многоярусных башнях, которые поднимаются на несколько метров над полом.

Над всем этим хозяйством порхают дроны, оснащенные камерами высокого разрешения. Их задача — выявлять проблемы, включая вредителей, болезни растений и прочие неприятности. Достоинство такого способа выращивания зелени — в универсальности фермы. Ее можно разместить везде, где есть электричество и вода. При этом для гидропонной вертикальной фермы нужно меньше воды, энергии, рабочих и, конечно, пестицидов.

Дроны помогают оператору отслеживать самые удаленные уголки фермы, не пропуская ни одного квадратного метра. Причем дроны связаны с ИИ-системой, которая оказывает оператору огромную помощь. Ведь дроны и компьютеры, ими управляющие, никогда не спят, не устают, и не уходят на перекур. За всем этим стоят Nokia Bell Labs и компания AeroFarms. Nokia предоставляет технологии анализа и обработки огромного количества данных, а AeroFarms — технологии выращивания растений.

Этот тандем использует real-time аналитику, что дает возможность сходу выявлять проблемы и отслеживать негативные тенденции еще в самом начале. Наблюдают дроны за миллионами растений — площадь гидропонной вертикальной фермы очень немаленькая. Наблюдение ведется за кучей параметров, включая цвет листьев и стебля, пятнистость, размер, кривизна и т.п. Обычный человек, даже специалист по растениям, не может единомоментно охватить и обработать столько информации, сколько обрабатывает ИИ этой фермы.

Система анализа размещается в облаке, что позволяет получить информацию о состоянии фермы из любой точки мира. Многие системы, включая полив, освещение и т.п. — автоматизированы, так что и здесь роль человека минимальна. Дроны управляются не человеком, а тоже ИИ-системой. Она, кроме управления устройством в полете, отслеживает уровень заряд каждого летающего помощника. Заряда остается мало — дрон отправляется к док-станции для пополнения энергии.

Насколько можно понять, человек нужен тогда, когда вызревает то или иное растение. Сбор урожая автоматизировать сложно, поэтому люди нужны. При этом сотрудники фермы благодаря мониторингу всегда знают — где и что нужно собирать.

Нечто похожее создала компания Digital Crossroads. Правда, цель ее — не вертикальные фермы для городов, а разработка роботизированных теплиц, которые могут использоваться в ходе колонизации Луны или Марса. Пока что площадь теплицы невелика — всего 400 м², но много и не нужно — вряд ли на том же Марсе сразу можно будет засадить гектары «земельных площадей» культурными растениями. Начинать придется с малого.

Hi-tech фермы — весьма интересная тема, но у нас есть и другие статьи, оцените — мы рассказываем о:
→ Маленьких «малинках» в крупном дата-центре
→ Динамических ИБП в дата-центрах: как мы устанавливали Piller CPM300 с двойным преобразованием
→ Разборке редкого зверя от Nvidia — DGX A100

Этот проект начали реализовывать совсем недавно. Оператор дата-центров Green Mountain заключил договор с фермой по выведению омаров Norwegian Lobster Farm. Большинство видов омаров — теплолюбивые, а значит, ферме нужно либо располагаться в регионе с высоким уровнем инсоляции, либо подогревать водоем, где живут подопечные.

Норвежцы выбрали второй вариант. Согласно условиям договора, ферма будет получать тепло из ЦОД DC1-Stavanger. Конечно, не бесплатно, но, во всяком случае, стоимость получаемого тепла будет низкой. Во всяком случае, ниже, чем если бы пришлось тратить дорогое электричество или другие ресурсы на обогрев водоема.

При этом на объекте применяется машинное зрение, которое дает возможность наблюдать за каждым обитателем. Как и в случае растений, система оценивает разные параметры тела омара, а также его поведение. Все это помогает определить проблемы, в случае их появления, плюс определить зрелость животного (ну да, т.е. выявить момент, когда омара можно отправить в ресторан).

Технические работы на ферме выполняют роботы, так что и здесь роль человека ограничена наблюдением. Пожалуй, люди еще вылавливают ракообразных — роботу здесь будет сложно справиться.

Еще одна ферма, на этот раз — аквапоническая. Здесь работы ведутся на двух ярусах — верхнем, где произрастают культурные растения, и нижнем, водном, где плескаются тилапии. Получается практически безотходное производство, где рыбы и растения образовывают своеобразную экосистему в миниатюре.

Ферма небольшая — всего несколько десятков квадратных метров. В ней установлены ящики с базиликом — друг над другом в стеллажах, высота которых достигает 3 метров. Тилапия же обитает в специальных баках, которые при помощи труб объединены с ящиками. Между ними размещаются специальные емкости с бактериальной культурой. В ней отходы жизнедеятельности рыбы превращаются в нитратное удобрение.

Оно, в свою очередь, используется для подкормки растений, которые начинают расти быстрее. Более того, система циклически использует около 90% поступившей в нее воды. Управление системой выполняется при помощи «умных» технологий, хотя их здесь и меньше, чем в предыдущих двух примерах.

Авторы проекта надеются, что их системы можно масштабировать, размещая в разных городах. В этом случае растения и рыбу можно продавать в ближайших магазинах, цикл доставки будет минимальным, а время доставки товара измеряется в часах, а не днях или неделях.

В общем, шикарные фермы. А о каких высокотехнологических способах выращивания растений и животных слышали вы? Поделитесь в комментариях интересными примерами?