Цифровое сельское хозяйство

Современные цифровые технологии способны полностью преобразовать традиционные методы ведения сельского хозяйства. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединённых Наций описывает это как революцию: «Цифровая сельскохозяйственная революция станет новым этапом развития, который позволит обеспечить потребности мирового населения в продовольствии в будущем».

Другие источники называют это цифровизацию отрасли «Сельским хозяйством 4.0», подчёркивая её значение как четвёртой крупной сельскохозяйственной революции. Точные сроки четвёртой сельскохозяйственной революции неизвестны^[2]. Всемирный экономический форум заявил, что «Четвёртая промышленная революция», включающая в себя сельское хозяйство, будет продолжаться на протяжении всего XXI века^[3][4].

Сельскохозяйственные революции — это этапы развития сельского хозяйства, характеризующиеся внедрением новых технологий и повышением эффективности производства^[5]. Среди них можно выделить Неолитическую революцию, Исламскую аграрную революцию, Британскую (или Вторую) сельскохозяйственную революцию, Шотландскую сельскохозяйственную революцию и Зелёную революцию (или Третью аграрную революцию).

Хотя эти преобразования в аграрном секторе способствовали повышению эффективности сельскохозяйственного производства, они не решили многие проблемы^[6]. В частности, Зелёная революция привела к неожиданным последствиям — социальному неравенству и ухудшению состояния окружающей среды^[7].

В какой-то степени цифровая сельскохозяйственная революция повторяет путь предыдущих сельскохозяйственных преобразований^[8][9]. Исследователи предсказывают, что в будущем будет сокращаться количество ручного труда и снижаться зависимость от капитала. Они предполагают, что зависимость от капитала уменьшится, а человеческий потенциал будет использоваться более активно^[10][11]. Кроме того, многие аналитики считают, что с началом четвёртой революции широкое использование искусственного интеллекта или роботов может вызвать негативную социальную реакцию^{[12][13][14][15]}.

В отличие от предыдущих сельскохозяйственных революций, цифровая революция охватывает все этапы производства и реализации сельскохозяйственной продукции, включая смежные отрасли^[16][17]. Кроме того, цифровая революция требует от фермеров более глубокого анализа данных и меньшего физического контакта с животными и землёй^{[18][19][17][20]}. Например, на фермах всё чаще внедряются интеллектуальные системы, которые непрерывно отслеживают поведение животных^[21]. Это позволяет в реальном времени получать информацию об их действиях и принимать соответствующие меры.^[22][23]

Цифровое сельское хозяйство охватывает множество технологий, которые могут найти широкое применение в сельскохозяйственном секторе. К числу таких технологий относятся:

• Облачные вычисления и инструменты анализа больших данных^[16];
• Искусственный интеллект;
• Машинное обучение;
• Технологии распределённого рееста, такие как блокчейн и смарт-контракты;
• Интернет вещей — концепция, разработанная Кевином Эштоном, которая описывает, как простые механические устройства могут быть объединены в сеть для более глубокого понимания^[24];
• Цифровые коммуникационные технологии, включая мобильные телефоны;
• Цифровые платформы, такие как платформы электронной коммерции, предлагают фермерам множество инновационных услуг. Они обеспечивают доступ к разнообразной информации, включая данные о пестицидах, и позволяют получать продукцию прямо на ферму. Приложения для агроконсультаций помогают фермерам оперативно выявлять заболевания сельскохозяйственных культур. Это, в свою очередь, способствует увеличению прибыли и повышению урожайности;
• Технологии точного земледелия, которые включают в себя:
  • Датчики, в том числе — измеряющие уровень питательных веществ и состояние почвы.
  • Системы навигации и отслеживания, часто оснащённые GPS, GNSS, RFID и IoT-технологиями.
  • Автоматическое управление.
  • Передовые технологии визуализации, такие как спутниковые снимки и снимки с дронов, которые позволяют анализировать температуру, плодородие почвы, влажность, а также выявлять отклонения от нормы^[25].
  • Автоматизированные машины и сельскохозяйственные роботы.

Согласно прогнозам ФАО, к 2050 году для обеспечения продовольствием более 9 миллиардов человек, необходимо будет производить на 56 % больше продуктов питания, чем в 2010 году^[26][27]. В то же время мир сталкивается с такими вызовами, как недоедание, изменение климата, пищевые отходы и новые тенденции в питании.

Чтобы обеспечить устойчивое продовольственное будущее, необходимо увеличить производство продуктов питания, одновременно снижая выбросы парниковых газов.^[28] Цифровое сельское хозяйство может стать ключом к решению этих задач, сделав сельскохозяйственный сектор более эффективным и экологически безопасным^[29].

В условиях цифровизации технологии меняют подход к экономической деятельности, позволяя оптимизировать затраты на копирование, перемещение, контроль, проверку и поиск информации^[30]. Это способствует повышению эффективности всей цепочки создания стоимости в сельском хозяйстве.

Технологии точного земледелия, применяемые на фермах, позволяют оптимизировать использование ресурсов и получать стабильный урожай. Например, технология VRA (дифференцированное нормирование внесения удобрений) позволяет точно дозировать количество воды, удобрений, пестицидов и других веществ, необходимых для выращивания культур^[31][32][33]. Исследования показали, что использование VRA повышает эффективность использования ресурсов.

Использование технологии VRA в сочетании с геопространственным картографированием позволяет фермерам эффективно распределять ресурсы на полях. Это способствует оптимизации использования ресурсов, снижению затрат и минимизации негативного воздействия на окружающую среду. Более того, практический опыт показывает, что методы точного земледелия могут значительно повысить урожайность^[34]. Например, на арахисовых фермах в США применение систем навигации позволяет увеличить урожайность на 9 %, а использование почвенных карт — на 13 %^[35][36]. В Аргентине было проведено исследование, которое показало, что применение методов точного земледелия может увеличить производительность на 54 %^[37].

Внедрение цифровых технологий в аграрный сектор может значительно улучшить управление материальными ресурсами как внутри отдельных хозяйств, так и между ними. Одним из примеров является цифровизация рынка совместного использования оборудования, например, тракторов. Это позволяет оптимизировать их эксплуатацию и, как следствие, повысить доход владельцев. Кроме того, платформы предоставляют доступ к оборудованию, что значительно увеличивает производительность тех фермеров, которые не могут позволить себе приобрести дорогостоящую технику.

Кроме того, цифровизация сельского хозяйства открывает перед фермерами новые горизонты в их работе, позволяя углубить знания и повысить эффективность. Электронные способы распространения информации делают обучение более доступным и экономичным.

Например, компания Digital Green активно сотрудничает с местными фермерами, создавая и распространяя видео о передовых методах ведения сельского хозяйства на более чем 50 языках. Это способствует повышению квалификации и уровня профессионализма фермеров, что, в свою очередь, ведёт к увеличению урожайности и улучшению качества продукции^[38][39].

Платформы электронного обучения, опираясь на разнообразные источники информации, такие как погодные данные, геопространственные карты, показания датчиков почвы, снимки со спутников и дронов и многие другие, могут в режиме реального времени предоставлять фермерам рекомендации по оптимизации их деятельности. Например, мобильное приложение Plantix, разработанное компанией Krisikart India^[40], с помощью технологии машинного обучения способно выявлять болезни сельскохозяйственных культур и недостаток питательных веществ на основе фотографий, сделанных на смартфон^[41].

Внедрение цифровых технологий в сельское хозяйство, в частности в точное земледелие, позволяет значительно повысить производительность труда за счёт снижения трудоёмкости процессов.

Использование современных технологий позволяет автоматизировать управление сельскохозяйственными культурами и животноводством^[42]. Это приводит к сокращению ручного труда и, как следствие, повышению эффективности работы в этой области^[43][44].

Внедрение цифровых технологий в сельское хозяйство не только способствует улучшению качества продуктов питания, но и способствует развитию сельскохозяйственных рынков.

Использование мобильных устройств, онлайн-сервисов, платформ электронной коммерции, цифровых платёжных систем и других цифровых инструментов в сельском хозяйстве позволяет устранить недостатки на рынке и значительно сократить расходы на всех этапах производства и реализации продукции.

• Снижение информационной асимметрии: сведения о стоимости товаров оказывают влияние на результативность конкурентных рынков, поскольку они воздействуют на ценовые различия, арбитражные операции, а также на благосостояние производителей и потребителей. С развитием цифрового сельского хозяйства предельные затраты на передачу данных стремятся к нулю. Это способствует более широкому распространению информации о ценах на сельскохозяйственную продукцию.
• Объединение покупателей и продавцов на одной платформе электронной коммерции помогает уменьшить расходы на поиск контрагентов и сократить логистические издержки. Вместо того чтобы искать партнёров среди множества посредников, производители могут напрямую продавать свою продукцию клиентам^[45]. Все эти платформы, предназначенные для поиска поставщиков, помогают фермерам наладить взаимодействие с покупателями и интегрироваться в региональные и международные производственно-сбытовые сети^[46]. Стоит подчеркнуть, что цифровые инструменты могут быть полезны не только в поиске поставщиков товаров, но и в поиске поставщиков финансовых услуг и ресурсов.
• Оптимизация расходов на транзакции на коммерческих рынках: в сфере сельского хозяйства особенно остро стоит вопрос о сокращении затрат на транзакции. Цифровые платежи, такие как электронные кошельки, мобильные денежные счета и другие, интегрированные в платформы электронной коммерции, могут помочь в этом^[40]. Они позволяют проводить операции быстро и безопасно, что особенно важно в сельских районах. Кроме того, цифровые платежи предоставляют доступ к банковским счетам, страхованию и кредитам. Использование технологий распределённого реестра или смарт-контрактов также способствует снижению транзакционных издержек, связанных с доверием, на коммерческих рынках. Многие фирмы, которые занимаются розничной торговлей и производством продуктов питания, объединяют усилия с IBM для создания пилотных проектов на основе технологии блокчейн^[47][48]. Эти проекты направлены на повышение уровня безопасности и отслеживание продуктов питания^[49][50]. Например, Alibaba проводит испытания технологии блокчейн для предотвращения мошеннических действий в сфере электронной торговли сельскохозяйственной продукцией между Китаем и Австралией или Новой Зеландией^[51].

В сфере цифрового сельского хозяйства редко бывает так, что одна технология способна решить конкретную проблему на рынке. Обычно различные технологические решения объединяются для комплексного решения сложных задач. Например, электронная коммерция помогает решить две проблемы: сложность поиска покупателей и продавцов, особенно в сельской местности, а также высокие транзакционные издержки, обусловленные необходимостью личного присутствия и оплатой наличными.

Как подчёркивает Всемирный институт ресурсов^[29], оптимизация использования природных ресурсов — это важнейший шаг на пути к обеспечению стабильного будущего в сфере продовольствия^[52][53]. Как уже упоминалось ранее, использование передовых технологий в агропромышленном комплексе, таких как дифференцированное нормирование внесения удобрений, орошение с учётом свойств почвы, автоматизация работы техники и дифференцированные нормы посева, может существенно сократить расход ресурсов при сохранении урожайности. Это, в свою очередь, помогает уменьшить потери ресурсов и негативное влияние на природу, включая выбросы парниковых газов, разрушение почвы и сток удобрений.

Однако применение методов точного земледелия может привести к более быстрому истощению природных ресурсов на сельскохозяйственных землях. Это связано с так называемым «эффектом отдачи»: повышение эффективности использования ресурсов не всегда способствует их сохранению^[54].

Кроме того, изменение экономических стимулов в рамках точного земледелия может снижать эффективность экологической политики. Производители становятся менее внимательными к этой политике из-за упущенной выгоды^[54].

Внедрение цифровых технологий в сельское хозяйство за пределами ферм может значительно улучшить контроль за состоянием окружающей среды и повысить прозрачность продовольственных систем. Использование цифровых инструментов снижает потребность в постоянном мониторинге, который ранее был необходим для соблюдения экологических норм, санитарных требований и стандартов утилизации отходов. Например, спутниковые снимки и изображения с дронов помогают отслеживать изменения в землепользовании и лесном покрове^[55]. Технологии распределённого реестра обеспечивают надёжность транзакций и обмена данными, что особенно важно в современных условиях. Датчики температуры позволяют контролировать условия хранения и транспортировки продуктов, что снижает риск загрязнения.

Эти технологии образуют системы цифровой прослеживаемости в сельском хозяйстве, которые дают возможность заинтересованным сторонам отслеживать агропродовольственную продукцию практически в реальном времени^[40]. Так, цифровой контроль имеет множество преимуществ, в том числе экологических.

• Сокращение пищевых отходов: Ежегодно в процессе производства на фермах и при транспортировке продуктов к потребителям теряется 25 % от общего объёма произведённых пищевых калорий^[29]. Внедрение систем контроля позволяет более эффективно выявлять проблемные участки в цепочке поставок^[56]. Инновационные технологии, такие как картонные упаковки для молока с системой отслеживания, которые предоставляют потребителям более точную информацию о сроках годности продуктов^[57].
• Доверие потребителей: В государствах с развитой экономикой потребители ожидают от производителей гарантий безопасности, качества и подлинности продуктов питания. Для подтверждения характеристик агропродовольственной продукции могут применяться технологии RFID и блокчейна. Это позволит потребителям получать информацию о качестве продуктов практически в режиме реального времени^[51].
• Улучшение благосостояния производителей: компании, получившиее экологический сертификат, могут продавать свои товары по более высокой цене^[58], поскольку технология блокчейн способствует укреплению доверия к таким обозначениям, как «экологически чистый», «органический» или «честная торговля»^[51].

Некоторые цифровые технологии могут работать в районах с ограниченным покрытием мобильной связи и доступом в интернет, хотя качество работы сельских сетей является ключевым фактором для успешного развития цифрового сельского хозяйства.^[40][59].

Существует значительный разрыв в уровне покрытия сотовой связью стандартов 3G и 4G между развитыми и развивающимися странами^[60]. Пропущенные звонки, задержки, слабый сигнал и другие проблемы значительно снижают эффективность телекоммуникаций в сельской местности.

Даже когда страны активно занимаются решением инфраструктурных проблем, стоимость подключения к сети может оказаться слишком высокой для небольших фермерских хозяйств, малообеспеченных фермеров, а также жителей отдалённых районов.

Аналогичные трудности возникают с доступностью и ценовой политикой в отношении цифровых устройств и цифровых счетов. Согласно отчёту ассоциации GSMA за 2016 год, из более чем 750 миллионов опрошенных фермеров в 69 странах только 295 миллионов имели мобильные телефоны, и лишь 13 миллионов человек использовали и мобильные телефоны, и мобильные кошельки.

Тем не менее, с каждым годом доступ к информационно-коммуникационным технологиям растёт. В 2007 году только 1 % населения развивающихся стран пользовались интернетом, но к 2015 году этот показатель достиг 40 %^[61].

Основной причиной такого роста стало увеличение числа пользователей мобильной широкополосной связи, которое выросло в 30 раз с 2005 по 2015 год. Цифровые технологии, которые имеют огромное значение для развития сельского хозяйства, требуют дальнейшего совершенствования. Однако увеличение доступности информационно-коммуникационных технологий говорит о том, что в этой сфере есть определённый прогресс.

В Российской Федерации уделяется всё больше внимания разработке мер государственной поддержки, направленных на стимулирование развития цифровых технологий в агропромышленном комплексе. Это связано с необходимостью сократить отставание от стран с традиционно развитым сельским хозяйством по показателям производительности труда, урожайности и другим важным параметрам^[62].

В 2019 году Министерство сельского хозяйства Российской Федерации приступило к реализации проекта «Цифровое сельское хозяйство». Его основная цель — цифровая трансформация сельскохозяйственной отрасли, которая должна обеспечить технологический прорыв в агропромышленном комплексе и повысить производительность труда на «цифровых» сельскохозяйственных предприятиях в два раза к 2024 году.

Реализация проекта осуществлялась в три этапа и включала целый комплекс мероприятий. Среди них — создание и развитие национальной платформы цифрового государственного управления сельским хозяйством «Цифровое сельское хозяйство», модуля «Агрорешения» и отраслевой электронной образовательной среды «Земля знаний»^[63].

В 2024 году начала действовать государственная система, которая обеспечивает прослеживаемость семенного материала на всех этапах — от поля до конечного потребителя. С 1 сентября регистрация и работа во ФГИС «Семеноводство» стали обязательными для всех участников российского рынка семян^[64].

Были также созданы следующие цифровые системы, которые используются в АПК для отчётности^[63]:

• ФГИС «Зерно» должна обеспечивать прослеживаемость зерна и продуктов его переработки, содержит информацию об операциях с ним;^[65]
• ФГИС «Аргус-Фито» предназначена для автоматизации процессов оформления и учёта фитосанитарных документов;
• ФГИС «Сатурн» создана для учёта партий пестицидов и агрохимикатов при их обращении.