Будущее уже здесь: тренды развития
Искусственный интеллект делает роботов умнее
Современные роботы учатся:
распознавать болезни растений по фото;
предсказывать погоду и урожайность;
оптимизировать маршруты движения;
общаться друг с другом и координировать действия.
5G изменит все
Сверхбыстрый интернет 5G позволит:
управлять роботами в реальном времени из любой точки мира;
обрабатывать данные в облачной системе хранения, а не на самом роботе;
мгновенно реагировать на изменения;
координировать работу сотен роботов одновременно.
Экологическая революция
Роботы помогают сохранить природу:
снижают использование химикатов на 90%;
экономят воду и топливо;
уменьшают уплотнение почвы;
сокращают выбросы парниковых газов.
Профессии будущего в агроробототехнике
Если вас заинтересовала эта тема, то помните, что будет востребован профессионал, который:
управляет роботами с планшета;
следит за их состоянием;
принимает решения в нестандартных ситуациях;
программирует роботов;
настраивает алгоритмы ИИ;
анализирует большие данные;
ремонтирует и настраивает роботов;
проводит профилактику;
модернизирует системы;
анализирует данные с датчиков;
составляет карты полей;
оптимизирует процессы.
Робототехника — это не будущее, а настоящее
Роботы в сельском хозяйстве – это уже реальность. К 2030 году мировой рынок агроробототехники вырастет до $218 млрд. Роботы помогают решить главные проблемы отрасли:
нехватка рабочих рук;
необходимость нарастить объемы производства еды;
сохранение окружающей среды;
повышение качества продукции.
Россия активно включается в эту гонку. Наши компании создают конкурентоспособные решения, которые не только работают в России, но и экспортируются в другие страны.
Исследования показывают, что оптимальная эффективность достигается, когда роботы и люди работают вместе. На фермах, где роботы выполняют монотонные задачи, а люди принимают решения и управляют процессом, производительность выше на 30-40% по сравнению с производствами, где работают только роботы или только люди.
ИИ и робототехника: от поля — в большой мир
Мы прошли длинный путь — от доильного робота до беспилотного комбайна, от «няни» для поросят до лазерного истребителя сорняков. Но если вы думаете, что роботы с искусственным интеллектом живут только на фермах, то это не так.
Чем «умный» робот отличается от обычного станка? Станок работает по одному алгоритму: нажал кнопку — получил результат. А робот с ИИ — совсем другое дело. Он «видит» через камеры, «слышит» через микрофоны, «чувствует» через датчики — и сам решает, что делать. Встретил препятствие — объедет. Увидел дефект — отложит деталь. Услышал команду — выполнит. И, что самое поразительное, учится на собственном опыте: с каждой задачей работает точнее.
Те же технологии, которые мы разобрали в этой главе — компьютерное зрение, автономная навигация, машинное обучение, — работают далеко за пределами поля. Давайте посмотрим, куда еще добрались умные машины.
Робот-хирург: руки, которые не дрожат
Представьте: хирург сидит за пультом, похожим на игровую консоль, и управляет четырьмя тонкими металлическими «руками», которые делают операцию внутри тела пациента. Разрезы — всего по 1–2сантиметра. Движения «рук» настолько точные, что могут снять кожуру с виноградины, не раздавив ягоду, — и это не преувеличение, а реальная демонстрация, которую показывают студентам-медикам.
Так работает современная хирургическая роботизированная система. Сегодня в больницах разных стран установлены тысячи таких аппаратов, и с их помощью уже проведены десятки миллионов операций — от удаления аппендицита до сложнейших вмешательств на сердце.
Но роботы в медицине — это не только операционная. ИИ уже помогает врачам анализировать рентгеновские снимки и томограммы, находя опухоли, которые человеческий глаз мог пропустить. Компьютерное зрение помогает отличить здоровую ткань от больной — точно так же, как оно анализирует растения в поле. Роботы-ассистенты помогают ухаживать за пациентами после операций.
Роботы в космосе: ИИ на другой планете
Один из современных марсоходов приземлился на Красную планету несколько лет назад. Это гигантский робот размером с автомобиль, весом почти в тонну — и с мозгом на основе ИИ.
Почему ИИ здесь критически важен? Потому что сигнал от Земли до Марса идет от 4 до 24 минут — взависимости от положения планет. Если марсоход встретит препятствие и будет ждать команды с Земли, он простоит без движения минимум 8 минут (сигнал туда и обратно). Автономный робот умеет сам принимать решения: его система навигации анализирует рельеф с помощью камер, строит 3D-карту местности и выбирает безопасный маршрут. Робот действует на планете, где температура опускается до минус 90 °C, а ближайший ремонтник — в 225 миллионах километров.
В 2022 году роботы помогли сохранить целое озеро в Калифорнии. Роботизированная система точного полива сократила использование воды на 40%, что позволило не осушать озеро Тулари для нужд сельского хозяйства. Это спасло экосистему, где обитает 178 видов птиц.
Подводные роботы: глаза и руки в бездне
80% Мирового океана до сих пор не исследовано. Человек не может нырнуть глубже 300 метров без специального оборудования — давление воды раздавит тело. Но роботы могут.
Глубоководные аппараты опускаются на глубину до 11 000 метров — это дно Марианской впадины, самого глубокого места на планете. Давление там — 1 100 атмосфер: как если бы на каждый квадратный сантиметр вашего тела поставили легковой автомобиль.
Подводные роботы с ИИ уже используются в аквакультуре (разведении рыбы): они проверяют состояние садков, считают рыбу и определяют ее здоровье по движениям. В странах с развитым лососеводством подводные дроны заменили водолазов, которые раньше рисковали жизнью в ледяной воде.А ведь аквакультура — это тоже сельское хозяйство, только под водой!
Роботы для спасения и безопасности
Есть места, куда человеку лучше не заходить: горящее здание, зона радиационного заражения, минное поле. Именно здесь незаменимы роботы.
Роботы-саперы обезвреживают мины и бомбы, позволяя саперам управлять процессом с безопасного расстояния. Роботы-спасатели проникают под завалы после землетрясений, ищут людей с помощью тепловизоров и микрофонов, передают координаты спасательным бригадам.
Компьютерное зрение помогает таким роботам ориентироваться в хаосе разрушений. Автономная навигация — двигаться без постоянной связи с оператором. Все те же технологии, с которыми мы уже знакомы.
Роботы заняли место в нашей жизни гораздо раньше, чем мы это заметили. На заводах работают манипуляторы, квартиры убирают пылесосы, в небе летают беспилотники, в космосе – спутники. Даже автоматические системы полива на даче или программируемые стиральные машины – это, по сути, роботы. Просто мы их не всегда называем роботами. Но имеет ли это для них значение? Нет, они просто делают свою работу, помогая нам жить лучше. Главное помнить: роботы – это инструменты, которые помогают человеку, а не заменяют его. Будущее сельского хозяйства — за симбиозом человеческого интеллекта и возможностей машин. И возможно, именно вы станете тем, кто создаст следующего робота, который изменит мир.
Словарь терминов
PLF (Precision Livestock Farming) – точное животноводство, подход с использованием датчиков и анализа данных.
RFID – радиочастотная идентификация, технология бесконтактного считывания меток.
GPS RTK – система спутникового позиционирования с точностью до сантиметров.
LiDAR – лазерный радар для создания 3D-карты окружения IoT – интернет вещей, сеть связанных между собой устройств.
Роевые технологии – использование множества маленьких роботов вместо одного большого.
Мультиспектральная камера – камера, которая видит в разных диапазонах света, включая невидимые человеку.
Соматические клетки – клетки в молоке, показатель здоровья вымени.
AGV – автоматические управляемые транспортные средства.
Вопросы для самопроверки
– Как доильный робот узнает каждую корову и почему коровы сами к нему приходят? Назовите хотя бы два технических решения (как именно робот опознает животное и следит за его здоровьем) и одну причину, по которой корова идет на дойку добровольно.
– Назовите три проблемы современного сельского хозяйства, которые помогают решить роботы. Для каждой проблемы приведите пример конкретного робота или системы из главы и кратко объясните, как именно робот ее решает.
Практическое задание
Спроектируйте ферму 2035 года. Представьте, что главному инженеру нужно продумать, как все будет работать.
Выберите направление:
молочная ферма;
тепличный комплекс для овощей;
зерновое хозяйство.
Нарисуйте схему фермы (вид сверху или в разрезе) и обозначьте на ней:
где живут животные или растут растения;
где работают роботы — подпишите, какие именно (доильный, уборщик, сеялка, дрон,робот-пропольщик и т.д.);
где роботы заряжаются и где хранятся собранные ими данные;
где работают люди и какие у них профессии (оператор, инженер по обслуживанию, агроном-кибернетик, аналитик данных).
Напишите короткий текст (5–7 предложений):
как проходит обычный день на ферме?
что делают роботы, а что — люди?
какую проблему удалось решить благодаря роботизации — и что раньше было невозможно?
Результат — схема и текст на листе А4 (или в виде слайда в презентации).
Комментарии