Штучним інтелектом — по бур’янах

Останні роки стали переломними для аграрної галузі завдяки стрімкому розвитку робототехніки. У рослинництві інноваційні технології відкривають нові можливості для підвищення продуктивності та зменшення витрат і екологічної стійкості. Одним із найперспективніших напрямів є використання штучного інтелекту, роботів і лазерів для боротьби з бур’янами. Хоча для справді масового впровадження останніх досягнень аграрних технологій, зокрема в Україні, існує низка обмежень

«Сільське господарство 4.0». Концепція «Сільське господарство 4.0» належить до четвертої аграрної революції, яка інтегрує передові цифрові технології, автоматизацію й штучний інтелект у сільськогосподарське виробництво для підвищення ефективності, сталості та продуктивності.

Основними драйверами цього процесу є розвиток штучного інтелекту (ШІ), машинного навчання, сенсорних технологій і електронних високошвидкісних мереж, таких як 5G. За наявності відповідної інфраструктури ці технології забезпечують точність, ефективність і можливість роботи в режимі 24/7.

Роботехнічний бум

Сучасні технології дозволяють автоматизувати широкий спектр завдань: від сівби та збирання врожаю до моніторингу стану рослин і точного керування ресурсами. І, зокрема, аграрна робототехніка переживає справжній бум, трансформуючи традиційні методи ведення сільського господарства. Серед головних напрямів експерти зазначають:

• автономні трактори й платформи, які здатні працювати без участі людини, використовуючи системи навігації з точністю до кількох сантиметрів;
• роботи для збирання врожаю та обрізання тощо, що застосовують для культур, які потребують делікатного поводження, таких як полуниці, виноград чи томати;
• дрони та роботи для боротьби з бур’янами, які використовують лазери або механічні методи для точкового знищення бур’янів без застосування хімічних ЗЗР;
• системи візуальної аналітики, що дозволяють за допомогою ШІ діагностувати хвороби рослин й оцінювати їхній стан у реальному часі;
• інтеграція ШІ та IoT-сенсорів, які забезпечують моніторинг вологості, поживних речовин і стану ґрунту тощо.

Вражальна статистика

Щодо масового впровадження, то тут, напевне, показовим є кейс See & Spray™, представлений John Deere ще 2021 року. Суть технології полягає в обприскуванні тільки розпізнаних як бур’яни рослин. Камери, закріплені на штанзі, сканують насадження зі швидкістю до 195 м²/с за руху зі швидкістю до 24 км/год. А нейронні мережі розрізняють бур’яни, форсунки розпилюють гербіцид тільки над бур’янами.

А вже 2024 року John Deere оприлюднила вражальну статистику. Як повідомила Сара Шинкел, директорка з технологій компанії:

— Оскільки машина обприскує тільки ті рослини, що ідентифікує як бур’яни, … система змогла обробити поля, використавши на 30 мільйонів літрів гербіциду менше, ніж зазвичай. Якщо подумати про ці заощадження — це виграш для всіх.

Зазначається, що це приблизно 59 % зменшення обсягів обприскування у кукурудзі, сої, а також на бавовні. Систему було залучено на площах понад 400 тис. гектарів на сезон.

Лазерне прополювання

Однак особливу увагу привертає застосування роботів і лазерів для боротьби з бур’янами. Традиційно для їх контролю застосовували гербіциди, але підвищення стійкості бур’янів до хімікатів, а також занепокоєння щодо екологічного впливу й безпеки харчових продуктів спонукають до пошуку альтернатив. І експерти зазначають, що роботи, оснащені лазерними системами, стали проривом у цій сфері, пропонуючи точковий, економічно вигідний підхід.

Комбінація технологій

Лазерні системи для боротьби з бур’янами базуються на комбінації комп’ютерного зору, штучного інтелекту та високоточних лазерів. Роботи оснащено камерами та сенсорами, які сканують поле, ідентифікуючи бур’яни серед культурних рослин.

ШІ аналізує зображення, розпізнаючи бур’яни за формою, кольором і розміром. Після ідентифікації лазер спрямовується на бур’ян, знищуючи його кореневу систему або стебло за допомогою теплової енергії. Цей метод дозволяє уникнути пошкодження основної культури та мінімізувати вплив на ґрунт і навколишнє середовище.

Приклади впровадження

Ці системи ще не набули такої масової популярності, але вже можна назвати кілька успішних кейсів їх упровадження у низці країн.

Carbon Robotics (США)

Компанія Carbon Robotics розробила автономний робот LaserWeeder, який використовує лазери для знищення бур’янів із точністю до міліметра. 2025 року ця технологія активно застосовується на фермах у Каліфорнії для вирощування овочів і ягід. За даними компанії, LaserWeeder здатен обробляти до 2 га/год, знищуючи до 99% бур’янів без застосування хімікатів. Робот використовує 30 лазерів, керованих ШІ, що дозволяє йому працювати навіть у складних умовах, наприклад, за високої щільності рослин.

Farm-ng (США)

Стартап Farm-ng представив модульну платформу Amiga, яка може бути оснащена лазерними системами для боротьби з бур’янами. Ця платформа інтегрується з іншими інструментами для сівби, поливу та збирання даних, що робить її універсальним рішенням для малих і середніх господарств. 2025 року Farm-ng активно співпрацює з фермерами у Європі та Північній Америці, пропонуючи доступні рішення для автоматизації.

SmartAgri (Шотландія)

У рамках ініціативи SmartAgri в Шотландії тестують роботи, оснащені 5G-модулями та лазерними системами. Ці роботи не лише знищують бур’яни, а й проводять моніторинг стану ґрунту та рослин за допомогою ШІ-аналітики. Пілотний проєкт показав, що впровадження таких технологій дозволяє скоротити витрати на гербіциди на 70% і підвищити врожайність на 10–15%.

Ecorobotix ­(Швейцарія)

Швейцарська компанія Eco­robotix розробила робот ARA, який комбінує лазери та точкове обприскування для боротьби з бур’янами. ARA використовує надвисокоточні камери й алгоритми машинного навчання для ідентифікації бур’янів. 2025 року ця технологія активно застосовується в Європі, зокрема у Франції та Німеччині, для вирощування зернових і овочевих культур.

Не лазером єдиним

Окрім лазерів у рослинництві застосовують й інші роботизовані рішення. Наприклад, Naïo Technologies (Франція) застосовує механічні інструменти для видалення бур’янів, що є ефективним для органічного землеробства. А дрони, оснащені камерами та ШІ, застосовують для картографування полів і виявлення ділянок із бур’янами, після чого наземні роботи або лазерні системи виконують цільову обробку. Залучені комбіновані системи, зокрема роботизована платформа AgXeed у Нідерландах, поєднує лазерні та механічні методи з точковим обприскуванням, що дозволяє адаптуватися до різних типів культур і умов.

Поле неоране

Україна, як одна з провідних аграрних країн світу, має значний потенціал для впровадження робототехніки в рослинництві. Проте впровадження передових технологій, таких як лазерні роботи для боротьби з бур’янами, перебуває на початковій стадії через воєнні, економічні, інфраструктурні виклики.

Тут варто зазначити високу вартість робототехніки (наприклад, робот LaserWeeder коштує від 100 000 дол.); відсутність стабільного високошвидкісного Інтернету в сільській місцевості, що ускладнює використання технологій, що залежать від 5G або IoT (Інтернет речей); брак підготовлених операторів і кваліфікованого технічного персоналу.

Також експерти зазначають такий чинник, як регуляторні бар’єри. Відсутність чітких стандартів для використання роботів і лазерів у сільському господарстві може гальмувати їх сертифікацію та впровадження.

Точкові рішення

Утім, ще до війни Україні активно застосовувала дрони для моніторингу полів і точкового обприскування. Такі компанії, як DroneUA, пропонують рішення для картографування полів і аналізу стану рослин. Так, найпотужніший на європейському ринку агродрон XAG P100 Pro вже підтвердив високу продуктивність обприскування (до 28 га/год).

Деякі агрохолдинги тестують автономні трактори тощо, активно впроваджують системи точного землеробства. Також слід згадати, що перспективною нішею в рослинництві є органічне землеробство, що стимулює інтерес до екологічних методів боротьби з бур’янами. Так, відносно недорогі механічні роботи на зразок Naïo Technologies можуть стати ефективним рішенням.

Іван Кандул