Информационные технологии и инновации для аграрного сектора России

Введение

Жизнь в стремительно развивающемся мире непосредственно связана с информационными технологиями (ИТ) и программным обеспечением (ПО), без которых сегодня ни одна отрасль экономики не может удерживать конкурентные позиции. Каково же соотношение этих двух понятий? В целом программное обеспечение является важной частью информационных технологий. ИТ включает в себя широкий спектр средств и инструментария, направленных на создание информационной инфраструктуры для определенного вида экономической деятельности или для комбинированной деятельности.

Информационные технологии созданы для того, чтобы решать конкретные проблемы, улучшить работу средств производства и повышать эффективность предприятия и даже сложных промышленных систем. ИТ включают в себя технические и программные средства, которые используются для сбора, хранения, обработки и передачи информации: компьютеры, программное обеспечение, базы данных, сети и разные виды оборудования. ПО, как уже отмечено, является частью ИТ, позволяя пользователю выполнять определенные задачи или процессы. Оно включает в себя специальные компьютерные программы и приложения.

Импорт технологий и программного обеспечения всегда был дорогостоящим процессом, а в условиях санкционных ограничений объем финансовых ресурсов, требуемых на его выполнения, увеличился многократно. Поэтому импортозамещение в этой сфере становится одним из способов снижения издержек и обеспечения независимости от внешних условий и поставщиков. Особенно эта проблема важна для сельского хозяйства, где остро ощущается недостаток финансовых и трудовых ресурсов, влияние человеческого фактора и зависимость от климатических изменений. Кроме того, труженики агропромышленного сектора нуждаются в элементарном обеспечении информацией: их рабочий день настолько разнообразен и насыщен событиями круглый год, им сложно заниматься глубоким анализом, обработкой и обобщением материалов о новых технологиях, которые нередко не нацелены именно на специалистов-агропромышленников. Именно поэтому, поставив целью статьи предложить актуальный перечень основных информационных технологий для сельского хозяйства и направления их использования, авторы определили спрос на инновации в сельском хозяйстве, выявили причины его отставания от других видов экономической деятельности, собрали, обобщили и представили информацию об основных инновационных технологиях, коротко описав направления их применения.

Материалы и методы

В работе применен широкий спектр методов исследования: контент-анализ содержания официальных сайтов производителей и поставщиков высокотехнологичных продуктов и программного обеспечения для агропромышленного сектора, обобщение и визуализация, выявление причинно-следственных связей.

Основой для умозрительного анализа стали работы отечественных экономистов, изучающих проблемы цифровизации и импортозамещения информационных технологий в целом и в аграрном секторе в частности. Так Л.К. Терещенко, О.Е. Стародубова и Н.А. Назаров [13] в своем обзоре не обходят вопросы границ суверенитета в информационной сфере, что остро ощущалось в 2022 и первой половине 2023 годов. П.Р. Магомадова, Т.С. Магамадова и М.А. Джамалдинова [3] изучают не только историю развития и внедрения информационных технологий, кибербезопасность, конфиденциальность данных, но также и воздействие на окружающую среду. Большую работу в области изучения информационных, когнитивных и интеллектуальных технологий провел Е.В. Луценко [12], посвятивший им немало работ, помимо диссертации.

Одновременно за последние годы о цифровизации именно отечественного сельского хозяйства пишут немного. Безусловным достоинством исследования А.П. Соколовой, О.А. Сухаревой и Д.И. Бовталенко [7] является определение направлений внедрения современных технологий в аграрный бизнес и объяснение преимуществ, которые получают аграрии на рынке. В работе В.В. Прохоровой, В.В. Шалатова и В.А. Тешева [6] среди прочих важных наработок дается обзор прогрессивных технологий цифровизации агропромышленного комплекса. В публикации К.А. Татаринова, Н.Н. Аникиенко и соавторов [9] приведен анализ предпосылок создания сетевого взаимодействия, цифровых платформ и широкополосной связи, а также релевантных данных. Немаловажным является и рассмотрение цифровизации сельскохозяйственного производства под углом регионального аспекта, как это сделала Н.З. Гончарова [2].

Кроме того, при проведении исследования и подготовке статьи авторами использованы материалы официальных сайтов Министерства сельского хозяйства РФ, Минэкономразвития РФ, Министерства финансов РФ, Минцифры России, Банка России и иных официальных органов власти.

Результаты исследования и их обсуждение

В России затраты на развитие цифровой экономики возрастают из года в год (см. рисунок 1), что объясняется как распространением процессов цифровизации во все сферы деятельности, так и ростом инфляции в отдельные годы.

В 2017 году валовые внутренние затраты на развитие цифровой экономики в нашей стране составляли 3,3 млрд рублей. Внутренние затраты организаций на создание, распространение и использование цифровых технологий на уровне – 1,7 млрд рублей, а также затраты домашних хозяйств на использование цифровых технологий составляли 1,2 млрд рублей. В 2023 году, по предварительным оценкам, рост затрат на развитие цифровой экономики продолжился и валовые внутренние затраты составили 10,3 млрд рублей, что в 2 раза больше, чем в предыдущем году [11, c.13-14]. Это свидетельствуют о стремительном развитии, росте значимости и понимания роли цифровой экономики в России.

Рис. 1. Затраты на развитие цифровой экономики в России в 2017–2022 гг. (млрд. руб.) [8]

Одновременно интересны оценки спроса на информационные технологии в разрезе отраслей и видов экономической деятельности, т.к. именно он показывает стремление к обновлению у бизнеса и понимание перспектив внедрения передовых технологий, что не всегда может быть удовлетворено в моменте и требует времени, а еще больше затрат. Если обратиться к спросу на информационные технологии в России, оцененный специалистами НИУ «Высшая школа экономики» в 2020 году (см. рисунок 2).

Рис. 2. Усредненный спрос на передовые цифровые технологии в секторах экономики и социальной сферы в Российской Федерации в 2020 г., %

Источник: составлено авторами на основе [10, c.28].

Результаты опроса подтверждают, что наивысший спрос на информационные технологии проявляют в убывающей последовательности предприятия топливно-энергетического комплекса, здравоохранение и финансовый сектор. Из представленных видов экономической деятельности наименьший спрос – в сельском хозяйстве.

В сельском хозяйстве (табл.1) наиболее востребованы робототехника и новые производственные технологии - на уровне 15,3% и 13%. Искусственный интеллект (ИИ) пока идет третьим со значительным отрывом в меньшую сторону - 5,3%, что может пока объясняться неточностью прогнозов и в целом осторожным подходом к применению ИИ непосредственно в аграрном секторе. Подчеркнем, что здесь пока речь идет именно о производстве сельскохозяйственной продукции, а не о таких вопросах, как селекция, ветеринарное обслуживание ферм и пр.

Таблица 1

Спрос на передовые цифровые технологии в секторах экономики и социальной сферы в Российской Федерации, %, усредненная доля ответов респондентов [10, c.28]

В силу слабой интеграции в отрасль виртуальная и дополненная реальность, а также квантовые технологии имеют еще более скромные показатели спроса, составляя 4,2% и 2,4% соответственно. При этом вызывает удивление низкий уровень спроса на технологии беспроводной связи и системы распределенного реестра с соответственным показателем 1,7% и 2,6%. Именно беспроводная связь в комбинации с робототехникой в ближайшей перспективе могут стать мощным подспорьем фермерским хозяйствам, решая проблему недостатка трудовых ресурсов. А технология распределенного реестра, во-первых, бесценное подспорье в организации хранения информации, логистики и сбыта сельхозпродукции. А в ближайшей перспективе именно она станет основой для расчетов при выполнении государственного заказа.

Низкий спрос на цифровизацию связан с более традиционным характером работы в отечественном аграрном секторе, меньшей потребностью, связанной с невозможностью приобретения современных технологий. Здесь напомним, что топливно-энергетический комплекс и финансовый сектор имеют хорошие наивысшие значения (рис.2), в первую очередь из-за наличия финансовых возможностей приобретения передовых технологий.

В настоящее время необходимы действия в следующих направлениях: 1) формирование системы эффективного финансирования технологического вооружения сельского хозяйства, 2) технологическое просвещение сельхозпроизводителей о возможностях и инструментарии обеспечения повышения эффективности процессов агропромышленного производства. Если над первым направлением ведут активную работу Банк России, Россельхозбанк, Министерство сельского хозяйства РФ, Министерство экономического развития и Министерство финансов РФ, то второе направление должно быть в ведении более широкого круга лиц, включая научное сообщество. В рамках такого просветительского вызова авторами решено было изучить наиболее популярные и известные, а также доступные сегодня примеры технологических решений в области информационных технологий для сельского хозяйства и коротко пояснить их полезные возможности (табл.2).

Таблица 2

Группировка информационных технологий на базе российского ПО

В сельском хозяйстве применение виртуальной и дополненной реальности еще не стало массовым, но уже есть достойное программное обеспечение, которое можно использовать в обучение сельхозспециалистов разного профиля, для конструирования объектов инфраструктуры и для планирования агропромышленных комплексов. Примером может служить AR-приложение для наглядного пользования, разработанное российской компанией «КРОК инкорпорейтед» (ЗАО). С помощью такого приложения можно просматривать информацию о культурах, анализировать состояние посевов, определять проблемы, связанные с заболеваниями растений и т.д. Это позволяет будущим и уже действующим фермерам получать наглядное представление о сельскохозяйственной деятельности и принять обоснованные решения. Важно, что будущие сельхоз специалисты могут получить практические навыки виртуально, что позволяет избежать риска повреждения недешевого оборудования и потери части урожая из-за неопытности студентов.

Из самых значимых и известных достижений современных отечественных разработчиков инновационных технологий является ГЛОНАСС – система глобальной спутниковой навигации. Эта передовая технология представляет собой российскую альтернативу американской системе GPS, обеспечивая точное позиционирование объектов на земле и технологическую независимость в условиях санкций. Ее производят «ГлонассДВ» (ООО), «Автотрекер» (ООО), ДЦ «ГеоСтар Навигация», НИИМА «ПРОГРЕСС» (АО) и др. В кабины сельхозтехники устанавливают ПО на основе ГЛОНАСС, которые помогают фермерам оперативно перевозить самоходные машины на новые участки, выбирая наиболее короткий путь. ГЛОНАСС уже оценен в качестве хорошего решения для снижения расхода смазочных материалов и топлива, эффективной обработки посевных участков с минимизацией повторной обработки, контроля работ и отслеживание спецтехники, эффективной работы в любых погодных условиях, отслеживания поголовья скота на выпасе. И этот список может быть продолжен.

Основным преимуществом спутниковой навигации является возможность создания цифровой карты местности, которая позволит отслеживать участки с наибольшим и наименьшим урожаем на одном и том же поле и вносить коррективы в обработку земли на основе полученных данных.

Минсельхоз России стал первым из всех федеральных органов власти, который приступил к реализации отечественного проекта с использованием технологии распределенного реестра на основе Blockchain [5]. Это отечественное новшество позволит обеспечить защиту и контроль над достоверностью информации о семенах на всех этапах их производства, сертификации и обработки данных. С уверенностью можно сказать, что, данное новшество, подобное платформе «Мастерчейн», может быть весьма полезным для развития отечественного сельскохозяйственного рынка. Кроме того, потребители смогут быть уверены в высоком качестве семян, имея доступ к полной информации о их истории пробега через рынок, экспорт и импорт. Для получения всей необходимой информации о продукции покупателю будет достаточно просто сканировать QR-код на упаковке.

Компания Cognitive Pilot, созданная совместно ПАО «Сбербанк» с Cognitive Technologies, является ведущим мировым разработчиком искусственного интеллекта для беспилотных транспортных средств - летательных аппаратов (БЛА, дронов) [4, c.30], которые нашли свое широкое применение в сельском хозяйстве. Они могут использоваться для съемки местности, картографирования полей и даже для распыления удобрений или пестицидов. БЛА позволяют сельхозпроизводителям получать точные данные о состоянии полей и контролировать процессы обработки урожая.

Программа «Агроаналитика», представляющая собой аналитическую сложную модель, обладает возможностью собирать и анализировать обширные объемы данных, полученные от ПО, дистанционного зондирования земли, почвы и урожая. С помощью модели и ее машинного обучения можно прогнозировать урожайность, фазы роста и созревания растений, а также оценивать влияние подкормок на качество конечной продукции. Наконец, облачные вычисления имеют большое значение для удаленного управления ресурсами в сельском хозяйстве.

Роботы, используемые в сельском хозяйстве, можно разделить на 2 вида:

1) Роботы для внешних работ, которые выполняют задачи по посеву, поливу, уборке. Компании Avrora Robotics и АгроБот разработали колёсный беспилотный роботрактор и ПО для автоматизации управления трактором. Еще одно ПО «CAR» (Cognitive Agro Pilot), разработанное компанией “Cognitive Technologies”, устанавливается на тракторы или опрыскиватели, что существенно облегчает сельскохозяйственную работу.

2) Роботы для внутренних работ, используемых для кормления, ухода за животным, дойки, сбора яиц и для инвентаризации склада без участия человека. Дрон инвентаризатор, или NTRobotics разработан компанией НТР в России. Благодаря использованию собственных камерных дронов работает в закрытых помещениях без GPS, находит путь и считывает штрих-коды на упаковке. Полученные данные обрабатываются в реальном времени с помощью ИИ и передаются в систему учета, обеспечивая более быструю и точную инвентаризацию. Важной проблемой является замена работы человека в газовом хранилище в процессе сохранения урожая, с чем вполне могут справиться роботы.

«История поля» от компании «Геомир» представляет собой облачный сервис для автоматизации агробизнеса, который собирает, анализирует и хранит информацию по сельскому хозяйству в единой системе. Этот сервис разработан полностью в России и включен в реестр российских программ, что гарантирует безопасность данных и минимизирует риски их потери или блокировки.

«Агросигнал» – это мобильное приложение для управления агробизнесом, разработанное компанией «Альтаро» (ООО), которое предназначено для автоматизации учета, контроля и управления всеми аспектами сельскохозяйственного производства, от планирования работ до анализа урожайности.

Российская компания “BreedEx” создало программное обеспечение для отбора семян. Разработанный отечественными специалистами облачный сервис позволяет переводить в цифровой формат обширные коллекции образцов для селекции, что даёт возможность собирать значительные объёмы данных. Благодаря анализу и обработке большого количества информации можно ускорить процесс создания новых сортов растений.

Российская компания “Tensor Fields” анализирует большие объёмы данных и использует полученную информацию для прогнозирования урожайности и определения оптимальных сроков посева. Потенциальные пользователи могут передать необходимые сведения: географическое положение и вид сельскохозяйственной культуры, - все через специальный бот в мессенджере Telegram [1, c.11].

НПО «Квантовые технологии» разработали технологию переработки навоза, помёта и осадков сточных вод с использованием препарата «Полиаминол». В результате получается безопасный продукт, который можно широко использовать в рамках экономики замкнутого цикла.

Заключение

Информационные технологии имеют большой потенциал внедрения в сельском хозяйстве и могут существенно повлиять на ключевые показатели деятельности агропромышленных комплексов. В связи с особенностями отечественного сельского хозяйства, безусловно, начинать следует с их применения в направлении повышения эффективности труда. Это связано с дефицитом рабочей силы и низкой средней выработкой в час, а также потребностью нивелирования человеческого фактора. Несмотря на стоимость внедрения, это обеспечит экономию, которую можно направить на строительство инфраструктуры для первичной переработки и хранения полученной продукции, с чем в России наблюдается проблема не менее 25 лет. Таким образом постепенно будут достигнуты необходимые темпы развития сельского хозяйства, качественные инфраструктурные сдвиги и обеспечения национальной продовольственной безопасности в России.

Проведенное исследование и публикация его результатов дополняет выводы А.П. Соколовой и соавторов [7] в области уточнения направлений внедрения современных технологий в сельском хозяйстве, а также расширяет перечень ИТ-продуктов и сфер их применения в аграрной сфере, предложенных в публикации В.В. Прохоровой, В.В. Шалатова и В.А. Тешева [6].

Современные информационные технологии и программное обеспечение для сельского хозяйства активно развиваются в том числе в направлении повышения эффективности отечественных агропромышленных комплексов. Повышение эффективности труда и выработки, улучшение контроля над процессами и оптимизация использования ресурсов – вот лишь немногое, на что напрямую могут повлиять инновации и информационные технологии в сельском хозяйстве, укрепляя независимость и продовольственную безопасность России.