От инновации к коммерциализации: когда AI и IoT превратят города в салатные реки

Городское фермерство возникло как ответ на растущие потребности городских жителей в свежих продуктах питания и на стремление к экологически чистому образу жизни. Сначала это были небольшие инициативы на крышах зданий и в заброшенных помещениях, но со временем они трансформировались в высокотехнологичные сити-фермы, которые сегодня становятся неотъемлемой частью городских ландшафтов по всему миру.

Спрос на свежие и экологически чистые продукты питания растет с каждым годом. Горожане все больше заботятся о своем здоровье и экологии, что стимулирует спрос на продукты, выращенные без применения пестицидов и с минимальным углеродным следом.

Зелень, как известно, скоропортящийся высокомаржинальный продукт, что делает ее наиболее простым продуктом для коммерциализации ферм. Благодаря короткому циклу выращивания и высокой рентабельности, зелень позволяет фермерам быстрее окупать инвестиции и получать прибыль. Кроме того, уже существуют коммерческие фермы по выращиванию огурцов и помидоров на Дальнем Востоке, а также ягодные фермы в Сибири.

Эти проекты демонстрируют: сити-фермерство может быть успешным не только в сфере зелени, но и в производстве других свежих продуктов питания. Например, гидропонная ферма на Камчатке по выращиванию огурцов уже успешно работает, показывая, что такие проекты могут приносить стабильный доход и обеспечивать местных жителей свежими продуктами.

На протяжении последних 20 лет объем инвестиций в сферу вертикальных ферм неуклонно рос. Однако в 2023 году произошло событие, которое стало настоящим шоком для рынка, – объявление о возможном банкротстве компании AeroFarms, одного из крупнейших и старейших игроков в этой области.

Инвесторы часто финансируют проекты на стадии строительства, надеясь на быструю окупаемость, что приводит к перекосу в сторону строительства, а не эксплуатации. Высокие операционные расходы, включая затраты на электроэнергию и обслуживание, делают эксплуатацию ферм менее выгодной, чем их производство.

Многие производители сити-ферм предлагают схожие технические решения, что приводит к высокой конкуренции в области «торговли лопатами», а не в плоскости решения технологических проблем. Это означает, что компании больше сосредоточены на продаже оборудования, чем на повышении эффективности и рентабельности эксплуатации ферм.

Новые технологии часто не проходят этап коммерчесĸой валидации, застревая на стадии прототипов и пилотных проектов. Стартапы и компании сталкиваются с проблемами при масштабировании своих технологий до уровня прибыльной коммерчесĸой эксплуатации.

Одна из ключевых проблем вертикальных ферм — высокие затраты на электроэнергию. Разработка современных, высокоэффективных и долговечных модулей досветки могла бы стать мощным шагом вперед в решении этой проблемы.

Наблюдается тренд на разработку закрытых систем и ПО для управления фермами с последующей коммерциализацией услуг по строительству ферм «под ключ». Однако это может затормозить инновации и сделать фермеров зависимыми от определенных поставщиков.

Интернет вещей (IoT) играет ключевую роль в современном вертикальном сити-фермерстве, обеспечивая высокую эффективность, продуктивность и автоматизацию процессов. IoT- системы позволяют мониторить и управлять условиями выращивания растений в реальном времени, используя данные, полученные от различных сенсоров и устройств.

Датчики — основной источник данных в IoT-системе сити-фермы. Они измеряют различные параметры окружающей среды и состояния растений, предоставляя информацию, необходимую для поддержания оптимальных условий роста.

Основные типы датчиков

Контроллеры управляют различными системами сити-фермы на основе данных, полученных от датчиков. Они обеспечивают автоматизацию процессов, таких как освещение, полив, вентиляция и питание растений.

Основные функции контроллеров

Аналитические платформы играют важную роль в обработке и анализе данных, собранных с помощью IoT-устройств. Эти платформы используют алгоритмы искусственного интеллеĸта (AI) и машинного обучения для принятия решений и оптимизации процессов выращивания.

Функции аналитических платформ

Интеграция IoT-технологий в сити-фермы позволяет создать высокоэффективные и автоматизированные системы, которые могут значительно улучшить производительность и устойчивость городского сельского хозяйства. От датчиков и контроллеров до систем связи и аналитических платформ — каждая составляющая системы играет важную роль в обеспечении оптимальных условий для роста растений и повышения урожайности.

Бум интереса к AI привел к путанице, когда алгоритмы на основе простейшей математической статистики и линейной регрессии стали выдавать за искусственный интеллект. Это создало больше шума, чем пользы, отвлекая внимание от реальных проблем в коммерциализации технологий вертикального фермерства.

Применение AI в вертикальном сити-фермерстве открывает новые горизонты для городской агрокультуры. Эти технологии не только повышают эффективность и рентабельность ферм, но и способствуют устойчивому развитию городов, снижая углеродный след и улучшая доступность свежих продуктов для городских жителей.

В регионах набирают популярность малые фермы в ресторанах и на дому для удовлетворения потребностей местных потребителей. Эти фермы отличаются гибкостью и адаптивностью, что позволяет им быстрее реагировать на изменяющиеся условия рынка и потребности клиентов.

В отдаленных регионах высокие капитальные инвестиции и ограниченная доступность крупных фермерских проектов затрудняют развитие сити-фермерства. Отсутствие понятного сбыта также препятствует строительству новых ферм.

Компания «Городские Теплицы» — одна из ведущих в области разработки и внедрения технологий для вертикальных ферм. Она предлагает интегрированные решения, включающие программное обеспечение для управления процессами выращивания и системы освещения. Команда сфокусирована на строительстве ферм «под ключ». Так, она запустила проект гидропонной огуречной фермы на Камчатке.

Проект OverGrower производит приборы комплексной автоматизации, позволяющие модернизировать любую ферму без значительных капитальных затрат. Это делает их решения доступными и эффективными для широкого круга пользователей.

Компания CimpleO разработала проект модульной ситифермы, включающий платформу для автоматического управления кластером ферм, управляющие блоки для растворных узлов, датчики и модули автоматизации собственного производства, а также систему озонации для очистки воды и семян.

Специализация на разработке и прототипировании электронных компонентов в купе с экспертизой в AI и опытом взаимодействия с аграрными ВУЗами позволяет быстро адаптироваться ĸ новым обстоятельствам.

Проект «ГрядкаРядом» при поддержке ФСИ направлен на упрощение взаимодействия потребителей с фермерами и расширение сети сити-ферм в регионах. Стартап занимается организацией сбыта и повышением качества продукции на малых частных фермах при помощи пула фрилансеров, доступных для онлайн-консультаций и собственной системы автоматизации процессов через постановку и контроль выполнения задач даже на фермах не оснащенных цифровыми датчиками и автоматизацией, тем самым снижая порог входа и сложность ведения малого фермерского бизнеса.

Проект ZeroFarm посвящен изучению применения решений на основе искусственного интеллекта для работы сити-ферм в части компьютерного зрения, детекции заболеваний и эксперименты с непопулярными в сити-фермерстве культурами вроде грибов.

Современные городские теплицы и сити-фермы вряд ли полностью заменят традиционное сельское хозяйство в обозримой перспективе, но они могут удовлетворить растущие потребности городских жителей в доступных экологически чистых и свежих продуктах.

Опыт Японии показывает, что это возможно уже сегодня. Вертикальные сити-фермы успешно адаптировались в Японии благодаря ограниченному количеству доступной земли, высокому уровню технологического развития и культурным предпочтениям свежих продуктов.

В России умное сельское хозяйство и сити-фермерство также демонстрируют значительный потенциал. Регулярные международные выставки и обмен опытом способствуют развитию этой сферы.