Роботы выходят в поля


В распоряжении ученых-селекционеров и растениеводов появляются лазерные 3D сканеры

Прошедшая в Новосибирске пятая Международная научная конференция «Генетика, геномика, биоинфоматика и биотехнология растений» (PlantGen2019) – это не только научные доклады по результатам исследовательской работы. Параллельно участники получали подробную информацию о новейшем оборудовании для научных исследований, включая контакты с поставщиками и даже с производителями новейшей высокотехнологичной техники, без которой современная наука просто немыслима.

Сегодня много говорят о развитии селекции растений, где огромную роль будут играть исследования в области генетики. Задача имеет международный масштаб. Считается, что к середине столетия человечество столкнется с реальной угрозой нехватки продуктов питания, если не увеличит их производство минимум в два раза. Соответственно, все процессы, связанные с выведением новых высокопродуктивных сортов необходимо оптимизировать по максимуму. Работу придется выполнять быстро и качественно. И в этом деле, как мы понимаем, без сложнейшей техники никак не обойтись. Причем осваивать новое оборудование нужно уже сегодня, в противном случае исследовательским и селекционным центрам грозит застой и как следствие – уход с глобальной арены и полное вытеснение транснациональными игроками.

Какая же техника может прийти на помощь селекционерам? Известно, что при испытании новых сортов большое значение уделяется фенотипированию – наблюдению за физическими характеристиками растений с целью оценки их текущего состояния, здоровья и т.д. Сам по себе этот процесс весьма трудоемкий, рутинный и утомительный для людей. Необходимо регулярно выходить в поля, тщательно осматривая каждый листочек. Работа та еще. И признаемся честно: у нас в стране эти полевые будни делают профессию селекционера не очень популярной среди молодого поколения (о чем мы уже писали). Можно, конечно, сетовать на кадровый голод или на то, что мы плохо воспитали свою молодежь. Но можно эту нехватку кадров для рутинной работы компенсировать новой техникой и, соответственно, вывести сам селекционный процесс на более высокий уровень. Как выяснилось в ходе конференции, людей на этом направлении вполне могут заменить «умные» машины. То есть процесс фенотипирования поддается роботизации. Такие роботы уже есть, и они вполне успешно справляются с решением возложенных на них задач.

Об этих роботах рассказал генеральный директор компании «Максим Медикал» Максим Патрин – один из спонсоров конференции. В настоящее время, отметил он, на Западе успешно развиваются технологии, связанные с визуализацией при помощи машинного зрения и оптических компонентов.

По словам Максима Патрина, данная система разработана и уже испытана в Голландии. В поле выезжает робот, снабженный устройством для 3D-сканирования. Машина перемещается над растениями и создает объемную модель (облако точек), которая сочетается с мультиспектральной информацией. По словам разработчиков, процесс сканирования осуществляется буквально за секунды.

Полученная таким образом информация используется для расчета достаточно широкого набора морфологических и физиологических параметров. Делается это автоматически и в режиме реального времени. Стоит отметить также и то, что система предусматривает режим двойного сканирования, позволяющего создать более точную модель путем наложения данных сразу с двух сканеров.

Если говорить конкретно, то указанная система позволяет анализировать морфологические параметры, спектральные показатели и цвет. Например – высоту растений, площадь и наклоны листьев, объем биомассы, глубину проникновения света, интенсивность роста, оттенки, уровень хлорофилла, количественные параметры заболеваний, признаки старения и т.д. В совокупности, подчеркнул Максим Патрин, оцениваются как количественные, так и качественные показатели, на основе которых специалисты осуществляют интерпретации. Процесс сканирования выдает сразу не менее семнадцати параметров, причем, как мы заметили выше, происходит это очень быстро.

За счет такой автоматизации, считает Максим Патрин, значительно сокращается время выхода на рынок нового сорта того или иного растения. Данная система, конечно же, будет интересна не только бюджетным научным организациям, занимающейся селекцией, но также и частным компаниям, имеющим отношение к этому рынку.

Еще один важный момент. Уникальность системы, утверждают разработчики, заключается в том, что она не «боится» прямого солнечного света. Так, солнечные блики на листьях зачастую искажают картину, однако с помощью специальных алгоритмов, по словам Максима Патрина, данную проблему удалось решить. То есть робот спокойно может осуществлять свою работу в поле, выдавая информацию без особых ошибок. Впрочем, открытые пространства – далеко не единственная сфера применения таких машин. Эту систему можно приспособить и для теплиц, и для научных лабораторий. В принципе, машина в состоянии работать в любой среде, в том числе и в камерах роста.

Как мы понимаем, такие роботы пригодятся не только селекционерам, но и фермерам. Машина способна осуществлять регулярную «инспекцию» плантации, выявляя не только состояние растений с точки зрения возможных заболеваний, но и устанавливая степень зрелости, готовность к сбору того или иного вида растений. Робота можно установить на платформу типа багги, что позволит ему спокойно перемещаться по делянкам, объезжая целые гектары пашни. Присутствие для выполнения этой работы человека здесь не потребуется, заметил Максим Патрин.

Разумеется, в свете сказанного возникает резонный вопрос: насколько «умна» эта машина, чтобы ее данным можно было доверять абсолютно? Ведь видов растений – огромное количество, и охватить всё многообразие очень сложно. Соответственно, количество фенотипических параметров стремится к бесконечности. Плюс ко всему, добавляются еще и региональные особенности. Технику же необходимо «адаптировать» под каждый вид и под всё это многообразие форм. Реально ли роботу справиться со столь объемной задачей?

Именно такие вопросы со стороны ученых были заданы предпринимателю. Как сказал Максин Патрин, эта система - САМООБУЧАЕМА, и все характеристики изучаемых видов, включая и их региональные особенности, можно без особых проблем отразить в соответствующих компьютерных программах. То есть мы будем постоянно наполнять базы данных, создавая целые библиотеки по нужным видам. Скажем, если вы занимаетесь зерновыми культурами, то создаете базы по зерновым культурам. Виноград, к примеру, вам будет уже необязателен. Иначе говоря, вряд ли ученым придется столкнуться с бесконечностью, учитывая, что в роли ограничителя для них выступает сама исследуемая тематика. Сам акт введения данных в систему – процесс очень быстрый. По словам Максима Патрина, данные вводятся в базу в течение нескольких часов. Причем, ими можно свободно обмениваться.

Конечно, нельзя сказать, что «умные» машины принимаются у нас всеми исключительно на «ура». Лично я услышал такое замечание: «Это просто красивая игрушка». Впрочем, людей, особенно пожилых, легко понять. Как сказал мне в личном разговоре Максим Патрин, он хорошо осознает скептический настрой со стороны некоторых ученых. Однако он совсем не видит в этом засилья консерватизма. Причина скепсиса проста и коренится она в экономике. Дело в том, что сложное оборудование стоит приличных денег, а наша наука, к сожалению, катастрофически недофинансирована. На этой почве как раз и возникают всякие сомнения: а вдруг затраты не оправдаются? В случае улучшения материального положения наших институтов к техническим новинкам будут относиться совершенно нормально, с полным доверием, уверен бизнесмен. Он надеется на то, что политика нашего правительства все-таки поможет отечественной науке осуществить радикальное обновление материально-технической базы. И тогда роботы, о которых шла речь, будут восприниматься не как «игрушки», а как важные инструменты для будничной исследовательской работы – такие же, какими с определенных пор стали пользовательские компьютеры (поначалу также воспринимавшиеся как «игрушки»). Другого пути у нашей науки нет.

Олег Носков

Попробуйте дерево связей для поиска пересечений между медийными объектами. Узнайте, пересекаются ли Роботизация и , и что именно их связывает
Смотреть

Хотите больше?

Получите полный доступ к новостям и аналитике бесплатно и без рекламы.

Анализ статьи

×
Люди
Действующие лица
Патрин Максим
Патрин Максин
Носков Олег
Технологии
Упоминаются