Аркадий Воловник - Знакомьтесь, информационные технологии
Сегодня практически все процессы управления теплицей автоматизированы. В зависимости от высаженной культуры (с учетом особенностей данного сорта) выбираются оптимальные параметры микроклимата теплицы. Эти параметры записаны в памяти компьютера. В теплице создается аппаратно-программная система, в которую, кроме компьютера с программным обеспечением, входят также различные датчики и исполнительные механизмы, связанные с компьютером в единую локальную сеть теплицы.
Датчики измеряют и передают в компьютер информацию по различным характеристикам, например:
• температуру почвы и воздуха в различных частях теплицы, а также воды, предназначенной для полива;
• уровень освещенности в разных частях теплицы;
• влажность почвы;
• состав воздушной среды (насыщенность кислородом и углекислым газом).
В компьютере хранятся данные об оптимальных значениях параметров, которые должны поддерживаться в теплице. По полученной информации и имеющимся данным проводятся необходимые вычисления, в которых используются сведения о конструкции теплицы (например, движение потоков воздуха при нагревании и охлаждении различных частей теплицы). На основе выполненных расчетов программа принимает решение о приведении в действие тех или иных механизмов: включение или выключение групп ламп, открытие или закрытие окон, включение или выключение отопления, начало подачи воды или прекращение полива. Соответствующие команды подаются на исполнительные механизмы.
Таким образом, в теплице поддерживаются оптимальные параметры для роста высаженных растений. В результате в теплице выращивается урожай к определенному сроку и с заранее известными параметрами.
Сегодня уже созданы программируемые роботы-манипуляторы, способные двигаться между растениями и собирать плоды. Выгрузка плодов из робота и упаковка также полностью автоматизированы.
Можно считать, что уже созданы все необходимые элементы для работы полностью автоматизированных теплиц.
База данных для коров
Давно известно – эффективное животноводство базируется на элитных животных, которые могут быть выращены путем длительной селекции. Но сегодня сам процесс селекции качественно изменился: вместо многолетних скрещиваний и проверки полученных животных, проводится компьютерное моделирование характеристик будущего потомства [61] . При этом с большой вероятностью можно получить новорожденных животных с заранее планируемыми параметрами.
Для того чтобы элитные животные смогли нормально развиваться, им необходимо создать соответствующие условия. Элита гораздо более требовательна к условиям содержания и, особенно, к пищевому рациону. Только при правильном рационе можно получить значительное ежедневное увеличение веса животных и стабильно высокие надои. Сегодня известно, что ежедневный рацион животных зависит от многих факторов, в том числе от генетических особенностей и возраста животного, от времени года, периода лактации и даже от времени суток. Не менее важно и сегодняшнее физическое состояние животного. В зависимости от этих факторов формируется рацион для каждого животного.
Естественно, что подготовить индивидуальный рацион для каждого из 100–200 животных, содержащихся на ферме, можно только с использованием информационных технологий. Сегодня практически все фермерские хозяйства в Западной Европе и Северной Америке оснащены компьютерами, подключенными к Internet. В компьютере ведется база данных (БД) животных, находящихся в хозяйстве. В базе данных хранятся все основные сведения о каждом животном.
Ежедневно фермер заносит в БД информацию о полученном животным за день корме (состав, объем и т. д.), удое, привесе и другие данные. Зооинженер обращается по Internet [62] к этой же базе и определяет (назначает) рацион животным на завтра. Составление рациона проводится на компьютере с помощью программ анализа развития животных. По Internet завтрашний рацион возвращается к фермеру. После этого в компьютере фермера формируется заявка на получение корма, которая отправляется на комбикормовую фабрику по электронной почте. В соответствии с заявкой готовится индивидуальный набор кормов [63] для данной фермы.
Теперь можно кормить животных подготовленными персонально для них кормами. В случае заболевания животных в корм могут добавляться лекарства (в соответствии с указаниями ветеринара). Такое решение требует минимального времени фермера. При этом обеспечивается двойной эффект:
• увеличиваются надои и прирост животных;
• сокращаются расходы на приобретение кормов, т. к. заказываются только необходимые корма (по количеству и составу).
Еще один, косвенный, эффект, получаемый от использования информационных технологий в животноводстве, заключается в том, что накапливается огромный статистический материал по развитию животных с известными генетическими характеристиками. А имеющиеся сегодня программы статистической обработки данных позволяют моделировать будущих животных с наилучшими характеристиками.
Во саду ли в огороде
Садоводство пока еще наименее автоматизированная отрасль сельского хозяйства: необходима индивидуальная работа с каждым плодом. Сегодня (пока еще в лабораториях) проверяются различные методы проверки зрелости плода. Для этого яблоки, груши, персики облучаются лазером, ультразвуком, радиоволнами и другими видами излучений. Отраженный сигнал позволяет определить степень зрелости плода, т. е. сделать вывод о возможности его снятия с дерева. При этом процесс обнаружения плода на дереве уже автоматизирован – роботы, оснащенные двумя видеокамерами и программами распознавания образа, легко находят яблоки и груши среди листвы.
Но роботы не ограничиваются сбором только плодов. Разрабатываемый исследователями из университета Западной Англии в Бристоле робот SlugBot сможет жить на воле как хищник и питаться слизняками: он отлавливает их 1,8-метровой подвижной «рукой» с большим когтем на конце. Встроенная система глобального позиционирования (GPS) поможет роботу возвратиться на базу, когда он наберет полную емкость слизняков, а заряд его батарей будет на пределе. На базе слизняки в результате разложения будут выделять метан – топливо для роботов, превращаемое ими в электричество.
Ловись рыбка калиброванная
Человек питается не только тем, что выросло в поле и на ферме, но и тем, что выловлено в море. Еще совсем недавно рыбаки могли рассчитывать только на удачу и примерное знание «рыбных» мест. Потом появились эхолоты, позволяющие получить информацию о том, что делается на глубине. Теперь можно бросать сеть именно там, где была рыба. Но надо еще пройти много миль по морю, пока не найдешь большой косяк рыбы.
В конце XX века норвежские рыбаки придумали новый способ ловли рыбы. Вернее, не ловли, а разведения, так же как разводят животных на фермах. Для этого отгораживают часть моря или фиорда и запускают туда мальков норвежской семги. Этот рыбий «детский сад» называется фермой [64] . На плоту, прикрепленном к сетке, которая отгораживает ферму от моря, размещаются автомат по разбрасыванию корма и емкости с сухим кормом. Автомат сам, без участия человека, выбирает из емкости корм и бросает его внутрь фермы. При этом:
• объем корма, который подается на еду, зависит от возраста рыб, погодных условий, времени суток;
• автомат разбрасывает корм на разные участки поверхности моря внутри фермы, чтобы все рыбы получили равную порцию.
Программное управление автоматом гарантирует оптимальный рацион для рыб.
Человек появляется на ферме не чаще одного раза в неделю, чтобы привести новый корм и засыпать его в емкость автомата. Таким образом, ни что не нарушает покой рыб.
В результате на ферме создаются оптимальные условия для роста рыб. Все они растут совершенно одинаково. Когда они достигают веса в 5 кг, их можно вылавливать. Отличие в весе рыб не превышает 200 г, т. е. 4 %. Рыбы вылавливаются (можно сказать, достаются из воды) сеткой, отделяющей часть фермы. Отделенный участок фермы гарантирует необходимый на сегодня размер «улова». Потом сетка с нужным количеством рыбы электрической лебедкой подтягивается к краю фермы, и можно забирать улов.
Семга поступает в магазины и рестораны не только Норвегии и Европы, но и Японии. При этом в Японии закон разрешает продавать рыбу не позже, чем через 40 часов после того, как ее выловили. Поэтому транспортировка рыбы из Норвегии в Японию (это более 10 тысяч км) осуществляется на российских транспортных самолетах ИЛ-76, которые могут преодолеть это расстояние без посадки с 40-тонным грузом на борту. Сразу после того как самолет вылетает из России в Норвегию, об этом на ферму передается сообщение по электронной почте, после чего начинается лов рыбы. К моменту приземления самолета рыба находится на берегу и тут же загружается на борт. Затем 12 часов полета, и самолет приземляется в Японии. Еще через 3 часа рыба попадает в магазин. С момента вылова рыбы прошло менее 20 часов – норма выдержана. Такая организация лова и продажи рыбы возможна только при хорошо налаженной системе передачи информации по всему миру, иначе несогласованность действий многих людей из разных стран может привести к огромным убыткам для всех участников.
