"Вести" с полей

На самом деле это не новогодний юмор, а обозначение очень серьезной проблемы, решением которой занимается множество ведущих лабораторий мира. С одной стороны, это огромная помощь сельскому хозяйству, а с другой... Вам что-нибудь говорит аббревиатура "ГМ"? А ее расшифровка "генетически модифицированные"? Ага, всем становится уже понятно. Генетически модифицированные растения сейчас являются уже обыденностью, но мы пока говорим лишь о полезных и необходимых нам культурах. А как быть, когда появятся генетически модифицированные сорняки, устойчивые к химическому воздействию и всем методам, применяемым для их устранения сейчас. На самом деле это напоминает бомбу замедленного действия. К тому же ГМ-сорняк может создать любой сумасшедший биолог, начитавшийся книг. И что тогда? Во-вторых, культура культуре рознь, одним нужны громадные помидоры, а другим - трава для гольфа, которая при своем распространении может "убивать" те же самые помидоры. Скажете, шутка? Отнюдь. В конце сентября появилась новость о том, что компании Monsanto и Scotts хотят вывести на рынок генетически модифицированную траву, чтобы засеивать ею лужайки и поля для гольфа. Эта трава отличается особой выживаемостью и стойкостью к гербицидам - химическим соединениям, применяемым для устранения сорняков.

Конечно, начинание этих компаний быстро "убили" несколько экологических групп, Федеральная служба леса (USDA Forest Service) и Бюро по управлению землями (Bureau of Land Management). Ведь они понимают всю опасность, которую может принести данная трава не только в отдельных районах, но и в экосистеме Земли. Запретить-то запретили, ну а что будет, если уже сейчас эти компании где-нибудь обронили семена? Представляете себе Землю лет эдак через 100? Сплошная лужайка или поле для гольфа. Кстати, есть повод и для таких мыслей, поскольку ученые из Агентства по охране окружающей среды (Environmental Protection Agency) обнаружили, что пыльца генетически модифицированной травы может достигать растений той же разновидности на расстоянии до 20 км, а не как было официально заявлено - 1,5 км.

Как видите, для биологов нет ничего невозможного. С ними будут бороться программисты и механики! Нужно выпускать роботов-уничтожителей... гм... нет, не биологов, а сорняков, эдаких "сорняк-терминаторов":). Идем дальше...

Дания. 2003-й год...

В основу разработки Датского агрономического института (Danish Institute of Agricultural Sciences) лег алгоритм, используемый для распознавания человеческих лиц. Как исходные данные, загружаются кадры с видеокамеры и сравниваются с информацией по сорнякам, структуре их листьев, размерам и так далее, находящейся в компьютерной базе данных. Идея - супер. Правда, изначально предполагалось избавление от сорняков с помощью гербицидов, что, конечно, плохо с точки зрения использования химии вообще, но величина этого использования значительно меньшая, по сравнению со стандартными средствами. В дальнейшем датчане планируют сделать специальную механическую систему для вырывания и прополки.

С последним вариантом есть достаточно много трудностей. Например, многие специалисты задают резонный вопрос, а как вырывать сорняки в том случае, когда они переплетаются с полезным растением либо находятся в непосредственной с ним близости (не делайте вид, что вы никогда не пропалывали грядки и не знаете, как растут сорняки:)).

Кстати, уже не датчане, а другие кудесники предлагали использовать для уничтожения лазер или что-то подобное.

Швеция. 1997-2005...

В данном случае мы будем говорить о кандидате наук из шведского университета Хальмстада (Hogskolan i Halmstad) Бьорне Астранде (Bjorn Astrand). Кстати, кандидатом наук он стал совсем недавно, а именно 8 сентября этого года, и темой его диссертации было: "Электронно-механический контроль над сорняками на основе визуального восприятия" ("Vision-based Perception for Mechatronic Weed Control"). В основу этой темы была положена долголетняя разработка-проект Бьорна Mech-Weed (www2.hh.se/staff/bjorn/mech-weed), стартовавшая еще в 1997 году. Упорный человек этот Бьорн Астранд. В рамках своих последних работ он создал робота-прототипа по имени Lukas. Внешне он напоминает большую самодвижущуюся тележку, на днище которой установлена инфракрасная камера, данные с которой позволяют точно регулировать направление движения, а если простыми словами, робот должен двигаться вдоль грядки. Другая камера, также установленная снизу, является цветной, и предназначена для съемки непосредственно самой грядки, данный с нее поступают на бортовой компьютер, в котором есть система распознавания изображений и обширная база по сорнякам и полезным растениям. Итак, враг... то есть сорняк найден - команда "уничтожить!". Для этого у Lukas'a имеется специальный механизм прополки.

Какие проблемы? Да практически такие же, как и у датчан, причем система распознавания полезных растений не совсем точна, поскольку в разных местах поля они могут иметь различные размеры и тому подобное. Для усовершенствования алгоритмической модели Бьорн взял еще в учет и расстояние между растениями, которое в случае автоматического посева является величиной постоянной.

На данный момент заявлено, что эффективность прополки с помощью Lukas составляет около 50%. На полную доработку системы понадобится еще пару лет, но... она работает.

Подытожим

Больше всего я, конечно, удивился, что и шведы, и датчане до сих пропалывают вручную, как и наши труженики. Это ж каторжный труд! Вот куда нужно вкладывать робототехнические знания, в первую очередь. Кстати, если вы заметили, то Lukas - это автономный робот, ему не нужно управление человеком, он все делает сам. Ой, забыл... забыл название старого черно-белого фильма с Тихоновым, где он играл тракториста, мечтавшего о том, что трактора будут ездить по полям без людей. В общем, все идет по правильному пути. Причем, как вы понимаете, благодаря нашим биологам химия против сорняков скоро может оказаться бесполезной.

Кристофер,
christopher@tut.by