Исследователи сельского хозяйства рассматривают его как инструмент сбора данных, который способен оптимизировать сбор и анализ данных, расширяя возможности прогнозирования, когда речь заходит об управлении растениеводством, поведении животных и производстве. Для агротехнологических компаний цифровое сельское хозяйство-это дар, который продолжает дариться по мере того, как отрасль все больше дрейфует в сторону автоматизации и использования цифровых технологий.

Многие рассматривают цифровое сельское хозяйство как будущее отрасли. Однако в сельскохозяйственном колледже Университета Пердьюбудущее разворачивается уже сейчас , причем по-разному и в разных масштабах.

“Цифровое сельское хозяйство уже меняет ландшафт сельскохозяйственных исследований, позволяя собирать гораздо больше источников данных для интерпретации”, - сказала Карен Плаут, декан Сельскохозяйственного колледжа имени Гленна У. Сэмпла. “Это позволяет разрабатывать приложения со специфическими функциями, принимать решения в режиме реального времени и расширять область прогнозного сельского хозяйства.”

Широко используемые технологии включают датчики, сети связи, беспилотные летательные аппараты (БПЛА), роботизированную технику, искусственный интеллект и другие передовые машины и технологии. Эти инструменты уже используются исследователями и экспертами по распространению знаний по всему кампусу и штату. Эксперты по расширению Пердью, такие как профессор агрономии Боб Нильсен, прокладывают путь для использования беспилотных летательных аппаратов, когда дело доходит до обследования сельскохозяйственных культур. На объекте Контролируемого экологического фенотипирования Ученый-растениевед Ян Ян моделирует различные погодные условия (например , засуху) и с помощью цифровой визуализации определяет, как растения реагируют на различные погодные условия. А в своей лаборатории Плаут изучает циркадные ритмы коров с помощью специализированных датчиков температуры, которые могут получать постоянную запись температуры тела в течение 48 часов.

Это лишь несколько примеров того, как исследователи используют цифровые сельскохозяйственные технологии в Пердью. Отчасти именно повсеместное распространение передовых технологий и устройств с поддержкой Интернета ускорило всплеск исследований и использования цифрового сельского хозяйства.

“Появление смартфонов и iPad полностью изменило ландшафт с возможностью принимать решения в режиме реального времени и использовать новые датчики, которые дают мгновенную информацию”, - продолжил Плаут. “Теперь мы можем получить данные из гораздо большего количества источников, чем когда-либо прежде, и мы можем собрать эти данные вместе, чтобы принимать решения. В этом сила цифрового сельского хозяйства.”

Более пристальный взгляд: Цифровое сельское хозяйство в науках о животных

Жаклин Боерман, доцент наук о животных и специалист по молочному животноводству, сказала, что она недавно начала интегрировать цифровые технологии сельского хозяйства в свои исследования, но она уже ценит потенциал, который она предлагает с точки зрения расширения исследований и производства. В то время как Боерман обучалась на диетолога молочных коров, она делает набеги в цифровое сельское хозяйство, чтобы лучше понять, как аспекты питания и здоровья влияют на продуктивность молочных коров. Она тесно сотрудничает с молочными фермерами по всей Индиане, чтобы понять, как технологии адаптируются от лаборатории к скотному двору и где потребности молочных фермеров остаются неудовлетворенными.

“Есть все больше данных, которые генерируются, и фермеры хотят принимать решения с этими данными”, - продолжил Боерман. “По мере того, как фермы становятся больше, и мы продолжаем улучшать производство молока на одну корову, фермы должны полагаться на индивидуальные данные о коровах, которые собираются из технологии, чтобы продолжать улучшаться.”

Уже сейчас молочные фермеры по всему штату и всей стране внедряют цифровое сельское хозяйство в практику управления. Программное обеспечение для управления кормами, программное обеспечение для записи молочных продуктов, счетчики молока, шагомеры и ошейники для жевания жвачки, используемые для контроля жевания жвачки, широко распространены на молочных фермах. Бурман сотрудничает с молочной фермой штата Индиана, которая использует автоматические кормушки для изучения того, как здоровье в раннем возрасте влияет на рост, размножение и производство молока в более позднем возрасте.

“Мы обнаружили, что здоровье в раннем возрасте влияет на потребление молока в автокормушке и что может быть оптимальное количество молока, которое мы выделяем телятам для оптимизации эффективности”,-сказал Боерман.

Мариса Эразмус, доцент кафедры наук о животных, объяснила, что в дополнение к повышению продуктивности скота цифровое сельское хозяйство может способствовать благополучию и здоровью животных. И, как оказалось, здоровые животные, как правило, более продуктивны.

Erasmus использует цифровое сельское хозяйство, в частности акселерометры и видеоизображения, для изучения поведения и благополучия домашней птицы. Ее последнее исследование сосредоточено на том, как тепловой стресс и иммунные проблемы изменяют поведение индеек. Акселерометры используются для измерения уровня активности индеек после воздействия этих стрессоров.

- Мы хотим, чтобы наши находки оказались полезными для фермеров, - сказал Эразм. “Если мы можем использовать датчики, чтобы получить информацию о том, когда поведение птиц меняется из-за стрессора, то мы можем определить ранние моменты времени, когда может произойти вмешательство.” Вмешательство будет выглядеть по-разному в зависимости от стрессора, но, например, датчики могут помочь выявить ранние признаки болезни или теплового стресса, сигнализируя о том, что фермерам может потребоваться изменить среду обитания животных.

-Автоматический мониторинг в режиме реального времени имеет и другие преимущества, - продолжал Эразм. - Конечно, мы можем собрать больше данных, но мы также можем помочь устранить риск. Например, если есть вспышка болезни, вы хотите ограничить контакт с животными на ранней стадии, чтобы предотвратить распространение болезни. В этом могут помочь различные технологии.”

Некоторые виды цифровых технологий для управления птицеводством не так широко используются, как те, которые доступны для мониторинга крупного рогатого скота, например коров. Птицеводы еще не широко используют такие технологии, как акселерометры, потому что они часто стоят непомерно дорого, и обычно существует большое количество птиц, поэтому отслеживание отдельных животных нецелесообразно.

Одна из технологий, которую исследует Эразмус, более адаптируемая к скотному двору, - это видеоизображение домашней птицы. Сейчас, по ее словам, она собирает видео с птицей, которое анализируют студенты в ее лаборатории.

В конце концов, однако, Эразмус надеется разработать алгоритмы, которые автоматически анализируют данные, что было бы так же полезно для нее, как и для фермеров. Erasmus рассматривает это как следующую серьезную проблему для цифрового сельского хозяйства, догоняя процесс анализа данных с процессом сбора данных. Это также область, созревшая для междисциплинарной работы.

“Мы пытаемся объединить различные области знаний, когда речь заходит о мониторинге благополучия животных”, - добавила она. - Инженеры и компьютерщики лучше понимают, как управлять большими объемами данных и анализировать их. В науках о животных мы лучше понимаем, как интегрировать технологию и собирать данные.”

Бурман также видит совместный потенциал цифрового сельского хозяйства. Она работает с Эми Рейбман, профессором вычислительной техники и электротехники, чтобы решить несколько проблем в своих собственных исследованиях.

“Эми расширила мое понимание того, что возможно с цифровым сельским хозяйством, и знакомство с молочными фермами дало ей возможность придумать потенциальные решения”, - сказал Боерман. “Я думаю, что использование навыков других людей всегда повышает производительность. У Пердью есть много людей, которые могли бы хорошо работать вместе и разрабатывать решения для животноводства.”

Задачи на будущее

Хотя Пердью может быть пионером цифрового сельского хозяйства, это также означает, что исследователи являются одними из первых, кто выявил основные препятствия.

Исследования Боермана и Эразма показывают две основные проблемы цифрового сельского хозяйства: эффективная обработка и интерпретация больших объемов данных и переход технологий из лаборатории в ферму. Часть сглаживания этого перехода не только означает создание экономически эффективных технологий, но и требует поддержания и создания инфраструктуры в сельских сельскохозяйственных общинах. “Некоторые технологии требуют высокоскоростного Интернета, что было бы проблемой в сельской местности”, - пояснил Боерман.

- Данные грязны, - продолжала она, - и требуется время, чтобы очистить их и привести в удобный формат. Еще одно мое нынешнее разочарование-это необходимость работать с несколькими источниками данных, чтобы скомпилировать и дополнить набор данных. Это проблема, с которой столкнутся и фермеры.”

Предоставление технологий фермерам является приоритетом для Erasmus, и именно в этой области, по ее словам, ag-tech компании окажутся полезными. Например, Erasmus в настоящее время работает с частной компанией ag-tech, Novateur Research Solutions, чтобы разработать алгоритм, который отслеживает животных на видео. “На самом деле мы изучаем, можем ли мы идентифицировать животных, зараженных паразитами”, - сказала она.

Хотя каждый сельскохозяйственный сектор может внести свой вклад в сферу цифрового сельского хозяйства, Плаут сказал, что расширение играет важную роль в преодолении барьеров, с которыми сталкиваются фермеры, когда речь заходит о цифровых технологиях.

“Одна из ролей Расширения и наших сельскохозяйственных центров Пердью (PACs) заключается в том, чтобы помочь переместить технологии на скотный двор или поле”, - сказал Плаут. “Например, Extension и PACs работают с производителями на фермах по всему штату, помогая им летать на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), получать лицензию пилота и определять, какое программное обеспечение они должны использовать, все это помогает фермерам развивать способность использовать БПЛА для принятия решений. ПАКС играют неотъемлемую роль в этой работе, часто являясь первым местом, где научно-исследовательские достижения тестируются для определения их практического применения.”