Интернет Еды: стейк из коровы с вай-фаем

Оригинальная статья. Перевод — Полина Пилюгина, Newочём.

***

Самой «умной» вещью в вашем холодильнике может стать не кнопка автоматического заказа продуктов, не веб-камера, которая сообщает вам, что срок годности молока истек, и не какие-либо другие удобные устройства, а сама еда.

В сельском хозяйстве Интернет вещей (IoT) используют вовсю: уже сейчас в комнатах с датчиками выращивают видоизмененный салат, коров подключают к сети, чтобы улучшить качество молока, а пчелам устанавливают автоматические нагреватели.

Использование IoT в производстве еды имеет смысл. И не только потому, что эта технология может способствовать сокращению расходов и стимулировать производство еды — в Beecham Research полагают, что использование «интернета вещей» в сельском хозяйстве увеличит производство на 70% к 2050 году, — но и потому, что использование датчиков также может улучшить состояние животных и сократить необходимость таких ресурсов, как вода.

Кроме того, в отличие от других сфер жизни, куда Интернет вещей постепенно проникает, в сельском хозяйстве нет проблем конфиденциальности — если вы, конечно, не переживаете о том, что ваших коров могут прослушивать. Агропромышленность является одной из немногих сфер, где IoT приносит множество преимуществ с минимальным количеством подводных камней.

Следующий фокус «интернета вещей»? Улучшенный салат

Как выяснилось, салат полезен далеко не всем. Это продукт с высоким содержанием калия, так что он может навредить людям, которые находятся на диализе или страдают хроническими заболеваниями почек. Чтобы сделать салат безвредным для людей с больными почками, компании Fujitsu и Microsoft объединили свои усилия, вырастив высокотехнологичный салат.

Как бы странно это ни звучало, проект доказал, что датчики могут помочь сельскохозяйственным культурам расти быстрее и лучше, приносить больше урожая, а ученые с их помощью смогут создавать уникальные специальные виды. Если они смогли сделать такое с салатом, то представляете, что они могут сделать с виноградом?

Энрике Андалуз, директор международного отдела по стратегическому развитию бизнеса дискретного производства в Microsoft рассказывает:

Аппаратные датчики похожи на те, что вы можете встретить на любом заводе по производству полупроводников. Информация поступает со встроенных датчиков, которые контролируют температуру, влажность, содержание CO2, интенсивность света и другие факторы, влияющие на "идеальные условия" для выращивания сельскохозяйственных культур.

Эта информация передается в облако Microsoft Azure, где ее анализируют для отчетов и сообщают, если условия выращивания недостаточно хороши.

Все это означает, что создать идеальные условия для производства салата с низким содержанием калия вполне реально. «Обычно, чтобы сократить количество калия в домашних условиях, сырые овощи нужно варить, тем самым изменяя их внутренний химический состав», — утверждает Андалуз. Но кто захочет есть вареный салат? «Компании Fujitsu удалось вырастить салат, содержание калия в котором на 80% меньше, чем в обычном салате». Благодаря IoT хрустящий салат теперь доступен всем.

Подключенные к сети коровы

Так же как и умные холодильники, коровы с подключенными к ним датчиками являются одним из наиболее расхожих товаров Интернета вещей, и вполне заслуженно — ведь идея с подключенными к сети коровами довольно уморительна.

Однако эти коровы не просто отправляют твиты со своим местоположением подписчикам. В проекте, запущенном доктором Джонатоном Амори в Writtle College, датчики отслеживают состояние дающих молоко коров, чтобы помочь фермерам быстро обнаруживать болезни. Как надеются ученые, это поможет уменьшить страдания животных и улучшить качество собранного молока. Исследователи считают, что хромота и заболевания вроде мастита обходятся молочной промышленности Великобритании почти в 100 млн фунтов ежегодно.

«Многие болезни сложно обнаружить, а официальный контроль занимает много времени. Поэтому иметь в наличие инструмент, который быстрее будет находить коров с возможными проблемами и позволит начать лечение как можно раньше, действительно крайне полезно», — считает Зоя Баркер, постдокторант, которая занимается этим проектом и в настоящее время является экспертом по присоединению датчиков к коровам.

По ее словам, для этого исследования на коров надевали «ошейники», в котором находились датчики геопозиционирования, акселерометр и магнитометр — к сожалению, без милейшего колокольчика для коров.

Ошейники были надеты на группу из более чем ста коров и использовались в течение шести месяцев. Датчики отправляли местоположение зверей каждые десять секунд, тем самым создавая огромные файлы с данными каждый день.

Почему так важно знать, где находятся коровы? Если на пальцах, то коровы, лежащие в стороне от остальных, скорее всего больны. «Мы чувствовали, что местоположение коров важно не только для понимания поведения одной особи, но и для изучения социального поведения всего стада. Пока мы не знаем местоположение, мы не можем узнать, как коровы взаимодействуют друг с другом и как это взаимодействие изменяется в зависимости от состояния здоровья или других факторов», — рассказывает Баркер.

Исследователям пришлось адаптировать систему, ранее использовавшуюся для отслеживания телег в шахтах и местоположения пожарных, ведь ферма — совершенно другой тип среды. Баркер рассказала нам: «После того, как мы выявили оптимальную длину ошейника, коровы стали реже их терять. Более серьезной проблемой стало то, что коровы разрывали пластиковые контейнеры, в которых мы размещали внешние батареи, или отрывали датчик от ошейника, оставляя его где-то в доме»

Коровы были не единственной проблемой: «В дополнение к нашим коровам-разрушителям, множество металлических конструкций в современных коровниках вызвало постепенное снижение точности сигнала, что связанно с возможными искажениями радиоволн из-за металла».

Огромное количество собранных данных в настоящее время ждет анализа (математики создают алгоритмы, отчет о проекте написан наполовину), но Баркер надеется, что датчики можно будет использовать для прогнозирования заболеваний у коров. «Если у нас получится создать модель прогнозирования, мы сможем выявлять изменения в поведении одной коровы и всего стада, которые вызваны наступлением болезни, и вовремя информировать фермера. Если говорить о таких заболеваниях, как хромота, которые развиваются медленно, а клинические симптомы долгое время остаются незаметными, мы сможем выявлять их быстрее. Чем раньше начать от них лечить, тем меньше тяжелых симптомов и боли коровы будут испытывать потом, тем скорее они выздоровеют и тем меньше рисков повторного заболевания», — говорит Баркер.

Но эти коровы далеко не единственные в своем роде. Помимо выращивания смарт-салата, Fujitsu также прикрепляет к коровам шагомеры. «С помощью шагомеров, прикрепленных к коровам и быкам, фермеры могут предсказывать лучшее время для спаривания и следить за условиями содержания скота. Например, сейчас мы знаем, что когда у коров течка, то они ходят на бóльшие дистанции с бóльшей скоростью. С помощью информации, полученной от шагомера, стало намного проще выяснить, когда наступает тот уникальный момент и для коровы, и для быка, когда их спаривание с большой вероятностью принесет потомство. Это приводит к 50% увеличению мясного производства, а также к ликвидации риска распространения заболеваний, так как они своевременно диагностируются», — рассказывает Андалуз из Microsoft. Кроме того, можно узнать, сколько коров достигли цели в 10 000 шагов.

Пчелиный интернет

Без пчел сельское хозяйство обречено, да и мы тоже. Без опыления пчелами растения не размножаются и наших подключенных коров становится нечем кормить.

И пчелы в опасности. Их численность резко сокращается, и никто не может полностью объяснить почему. Одной из причин возникновения такой катастрофы, как синдром разрушения пчелиных семей (явление, характеризующееся единовременным и безвозвратным покиданием улья семьей медоносных пчел — прим. Newочём), является особый вид клещей — исследователи из университета Миннесоты и фирма под названием Eltopia нашли решение, которое избавит от чумы, сохранив пчел и ульи в безопасности.

Исполнительный директор Eltopia Уилл Макхью начал карьеру на семейной вишневой ферме, работая с местными пчеловодами над технологией, способной изменить способы опыления деревьев. Во время работы над этим проектом, пчеловоды упоминали клещей, которые нападали на их пчел. Тех клещей можно убить теплом, которое никак не влияет на пчел, но плавит воск, из которого они делают улья.

Так Макхью и его коллеги разработали способ, позволяющий нагревать не весь улей, а конкретные его части изнутри, используя трафаретную схему в «фундаменте».

«Мы напечатали схему на пластиковой пленке, покрыли ее воском и нанесли рисунок сот, на котором пчелы смогут строить сами соты. Мы использовали особый тип чернил, который может служить датчиком температуры и нагревателем одновременно. Принимая сигналы о состоянии окружающей среды, мы можем прервать репродуктивный цикл клещей варроа, которые считаются основной причиной синдрома разрушения пчелиных семей», — рассказал сооснователь фирмы Аарон Сили.

В определенное время размножение клещей можно прервать изменением температуры. Когда пчелы замечают жизнеспособные личинки в сотах, они закрывают их воском для защиты потомства. Это значит, что температура стабилизировалась и в игру вступает противоклещевая технология MiteNot, разработанная в Eltopia.

«Наша схема выполняет две задачи: контролирует температуру и увеличивает ее, если необходимо», — утверждает Аарон. Когда она стабилизируется, сенсоры фиксируют это и автоматически начинают увеличивать температуру, убивая клещей без вреда пчелам. «Если нагреть клещей до 41-42℃, они все умирают. А пчелам такая температура даже нравится. Клещи, так как они намного меньше, взрываются, как попкорн», — пояснил Макхью.

Помимо уничтожения надоедливых клещей, система также собирает и другую информацию. «В дополнение к этому применению, мы работаем над аудио-датчиками, датчиками температуры и влажности, а также, в долгосрочной перспективе, над возможностью определять прибавку (или убыток) меда за определенной период времени», — добавил Сили.

Макхью отметил, что еще слишком рано говорить о технологии MiteNot как об избавлении от синдрома разрушения пчелиных семей: ее испытывают всего около месяца, и неясно, виноваты ли в массовых смертях пчел только клещи. «Уничтожение клещей, паразитирующих на колониях, только помогает улучшить общее состояние здоровья пчел, которые крайне важны для производства еды», — утверждает Силье.

Но технология Eltopia может стать первым шагом на пути к избавлению растений, которые мы едим, от всевозможных вредителей. Макхью заметил, что большая часть дискуссий вокруг сельского хозяйства касается пестицидов.

«В сельском хозяйстве настоящая война: органическое или неорганическое, пестициды или ГМО и так далее. Я бы сказал, что мы просто стараемся концентрироваться не на этих спорах, а на долгосрочном решении проблемы», — заявил Макхью. Он подчеркнул, что не имеет ничего против пестицидов (их создали по разумным причинам), но он также понимает, почему многие люди не хотят употреблять в пищу нечто, полностью покрытое химикатами. «Получается, что мы, возможно, в них и не нуждаемся».