Основное меню
Категории новостей

Самарские ученые "приземлят" космические технологии

В Самарском университете сформирован научно-исследовательский центр по разработке технологий “умного” сельского хозяйства. Совместно с коллегами из научных учреждений Москвы и Новочеркасска самарские ученые намерены предложить отечественному сельхозпроизводителю системы цифрового “зрения” для сельскохозяйственной техники, основанные на технологиях, которые первоначально были разработаны для использования в космосе.

"Приземление" космических технологий на почву отечественного агропрома должно увеличить эффективность возделывания сельскохозяйственных культур, уменьшить расход минеральных удобрений и примерно на четверть увеличить урожайность посевов. Анализом изображений, получаемых с систем "зрения" сельхозтехники, займутся в автоматическом режиме нейронные сети. Проект предполагает массовое применение данных систем на самых различных видах сельхозтехники.

Изначально технологии, предлагаемые ныне к использованию в сельском хозяйстве, отрабатывались самарскими учеными в ходе работ по созданию образцов гиперспектральной аппаратуры для малых космических аппаратов. Специалисты кафедры технической кибернетики Самарского университета создали для перспективных отечественных спутников компактный космический гиперспектрометр и совместно с учеными кафедры суперкомпьютеров и общей информатики разработали методы обработки и классификации гиперспектральных изображений земной поверхности, получаемых с орбиты.

Эти разработки, решающие различные задачи дистанционного зондирования Земли, было предложено также использовать в интересах сельского хозяйства, поскольку гиперспектральные изображения позволяют получать множество важной для аграриев информации: например, дистанционно определять влажность почвы и содержание минеральных веществ, выявлять наличие у растений болезней и даже очаги распространения насекомых-вредителей.

“Но мы столкнулись с тем, что получение гиперспектральной информации с космических аппаратов не может оперативно обеспечить потребностей "точного" сельского хозяйства, поскольку это занимает определенное время. Поэтому возникла необходимость в разработке гиперспектральных сенсоров уже “наземного базирования”. Причем набор требований к ним существенно отличается от требований к гиперспектральной аппаратуре для космических аппаратов, - пояснил профессор кафедры технической кибернетики Самарского университета Николай Казанский. - В космических гиперспектрометрах главное - получить максимально возможные оптические характеристики, а для наземных датчиков это далеко не первоочередная задача”.

Для получения информации о состоянии почвы и растений ученые предлагают использовать сенсоры, сочетающие в себе элементы плоской оптики с высоким микрорельефом, которые могут выполнять несколько разных задач. «Например, сочетание фазовых функций гармонической линзы и фазовой функции дифракционной решетки дают возможность одним элементом формировать изображение и раскладывать его в спектр, - пояснил Николай Казанский. - Таким образом гиперспектральная камера превращается в предельно простое устройство, по сложности конструкции сопоставимое с обычной видеокамерой, в которой вместо объектива стоит наша оптика, одновременно «раскладывающая» информацию в спектр и формирующая изображение».

«Мы можем оснастить гиперспектральным оборудованием машину, которая, например, занимается поливом. Ведь гиперспектральное изображение позволяет увидеть множество вещей, которые на обычном черно-белом или цветном изображении человеческим зрением не увидеть. А сенсор мгновенно определит - нужно поливать поле или нет. Мы планируем использовать для этого менее 50 спектральных каналов в диапазоне длин волн 0,4-1,05 мкм. Эта технология экономит средства сельхозпроизводителей, и, по сути, мы создаем "умное" сельское хозяйство», - добавил ученый. Внедрение только этой технологии полива, по расчетам исследователей, позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур примерно на 25%.

В рамках работ особое внимание ученые уделят технической конструкции датчиков - она должна быть очень простой и достаточно дешевой для массового применения в сельскохозяйственной технике. Гиперспектральные сенсоры можно будет устанавливать не только на наземную технику, но и на беспилотники, это позволит сразу оперативно оценивать состояние больших площадей сельхозземель. Договоренности о соответствующих испытаниях уже достигнуты с Самарским государственным аграрным университетом.

По итогам реализации гранта, рассчитанного на 4 года, помимо создания конструкционно простых гиперспектральных сенсоров для массового использования в «умном» сельском хозяйстве ученые разработают алгоритмы реконструкции и анализа получаемых гиперспектральных изображений с помощью методов глубокого обучения нейросетей. «Созданная и успешно работающая в университете научная школа академика РАН Виктора Сойфера поможет нам в этом: накопленные на протяжении десятилетий методы распознавания гиперспектральной информации позволят нам обучить нейронную сеть, чтобы она могла анализировать сколько, к примеру, фосфора не хватает почве - для искусственного интеллекта эта ситуация будет выглядеть как провал на длинах волн, характерных для фосфора», - отметил Николай Казанский.

Фото: Дарья Аксенова

Комментарии

(0) Добавить комментарий


Новые комментарии

Роботы телеприсутствия, как лучший способ исследования других миров
Томас Эдисон
22.11.2020
06:15:04
Роботы-андроиды телеприсутствия и костюм телеприсутствия, детальный разбор технологии в инженерном форуме: vk.com/cybersuit
Григорий Обуздин (CRP AUTOMATION РОССИЯ): «Мы не торопимся продавать роботов сотнями, для нас в первую очередь важно, чтобы клиенты оценили качество продукции»
Игорь компания "Сервис-Экспресс"
16.11.2020
05:30:34
Желаем Григорию и его компании, легкого воплощения задуманного, ведь эта область именно та "грань будущего", которое неизбежно наступит для всех...