Электропчелы по Эйнштейну

08.03.2019, 00:01

118

Рязанские ученые создают робота, который будет опылять растения

Популяция пчел во всем мире уменьшается. Это крайне неприятная тенденция, которая влечет за собой глобальные негативные последствия. Причина, как показывают масштабные и многолетние исследования, комплексная и связана с техногенными факторами. Пчел губят пестициды и гербициды, которые распыляются над полями, сильное электромагнитное излучение вышек связи, особая разновидность клеща, которая распространяется по миру, а также дополнительные факторы, которые пока только выявляются. В этот список можно добавить еще и генно-модифицированные растения, пыльца которых представлена нехарактерными для живой природы белками, а также распашку пустошей, сопряженную с уничтожением трав-медоносов.

Пчел пытаются спасти, но получается пока не очень. К примеру, клещ способен полностью уничтожить пасеку без каких- либо возможностей «вылечить» популяцию.
Проблема не только в том, что становится меньше меда и воска. Как говорил Эйнштейн: «После исчезновения пчел человечество проживет не более четырех лет». Все дело в опылении. Без него не будет ни фруктов, ни хлопка, ни других важных сельхозкультур. Но техногенная цивилизация, которая, скорее всего, породила основную проблему, может предложить и выход из нее. Пока средство против всех пчелиных напастей не найдено, а полосатых помощников людей становится все меньше, их частично можно заменить автономными роботами. Такими исследованиями очень плотно заняты в Японском национальном технологическом институте, в Польше и Германии, свою «искусственную пчелу» делает Гарвардский университет. В России такую же технологию сейчас активно создают в Рязанском агротехнологическом университете.

Кибернетика и полеты

Ученые и студенты инженерного факультета совместно с академией пчеловодства и современных биотехнологий при РГАРТУ уже разработали «умный улей», которым можно управлять дистанционно и через множество датчиков получать полную картину жизни конкретной пчелосемьи. А еще инженеры сделали «стол» с микроскопом для искусственного осеменения пчелиных маток. Все это создается в рамках импортозамещения зарубежных технологий, причем ученые стараются применять оте-чественную элементную базу, а зачастую даже и создают ее буквально «на коленке». Продуктивность высока, поскольку отечественные аналоги получаются проще, надежнее и дешевле. Теперь на очереди искусственная пчела. Ее прототип представлен небольшим квадрокоптером, который умещается на ладони. У него есть камера и небольшой щуп спереди, с ватной палочкой на конце. Летающее устройство носится по лаборатории, а затем задерживается возле искусственных цветков и пытается их «опылять». Так постепенно создается новая технология. Пока что беспилотник полностью управляется человеком. Его «пилот» даже иногда надевает на глаза очки виртуальной реальности, чтобы видеть мир глазами этой «жужжалки». Но ставится задача сделать систему автономной, чтобы квадрокоптер сам находил цветы и правильно к ним подлетал. Тут уже дело за программистами, которые должны снабдить его системами «технического» зрения, программами и алгоритмами работы.

Тайны пчел, которые на виду

Мало создать летающую платформу. Ученые всегда уточняют, что мир сложнее, чем кажется, и не обязательно нормальная с виду технология будет работать. Всегда найдется какая-нибудь тонкость, упускать которую не следует. Например, живые пчелы тоже не могут «работать» без электричества, но используют они его не совсем так, как это делают роботы, созданные человеком.
– Нам кажется, что опыление – это просто. Пчела подлетела к цветку, забрала оттуда нектар, побарахталась в пыльце, потом перелетела к другому цветку – вот и все опыление. Но это не так, – объясняет кандидат технических наук, генеральный директор МИП ООО «АГРОНАСС» Дмитрий Олейник. – На самом деле глубокие исследования показывают, что в этом процессе повсеместно царит электричество. Пчела и цветок заряжены статически, и заряды у них разные. Причем уровень заряда зависит от многих факторов. Пчела заряжается в полете от трения о воздух. Похожий процесс приводит к накоплению «статики» на кузовах автомобилей. Но если воздух влажный, заряд меньше. Более того, в ясную погоду пчела может немного «разрядить» себя, облизывая свое брюшко. По этому поводу написаны фундаментальные работы, и исследования продолжаются, а наша задача – учитывать все, что мы знаем о пчелах и цветах, для того, чтобы научиться эффективно имитировать их взаимодействие. Кстати, разница потенциалов между пчелой и цветком может доходить до полутора вольт, а это уже показатели пальчиковой батарейки.

Сельское хозяйство под «зонтиком» роботов

В идеале ученые, аспиранты и студенты стараются создать сверхлегкий летательный аппарат, который был бы способен перелетать от цветка к цветку, эффективно их опылять, достаточно долго работать, а еще быть надежным и противостоять ветру. А потом можно будет говорить о стоимости технологии и особенностях применения на практике. Очень скоро подобные вещи из фантастики станут обыденными технологиями. По оценкам экспертов, к 2030 году 80% всех беспилотных аппаратов, которые будут выходить на рынок, станут поступать в распоряжение исключительно сельского хозяйства.
– Одна очень крупная американская торговая сеть недавно начала процесс получения сразу шести патентов на нехарактерные для себя, но очень перспективные технологии. Это тяжелые сельхозбеспилотники, квадро- и октокоптеры (с восемью винтами), которые предназначены как для опыления, так и для точечного опрыскивания сорняков, – рассказывает Дмитрий Олейник. – Такой дрон летит над полем, видит сорняк и конкретно это вредное растение уничтожает тоненькой струйкой гербицидов. Это ведет не только к экономии моторесурсов тракторов и дизтоплива, но и к тому, что требуется меньше химикатов, а это означает меньшее вредное воздействие на экологию, и в конечном счете – сбережение пчел.

***

Новые технологии приходят в сельское хозяйство стремительно. И нужно сильно постараться, чтобы не отстать от мировой индустрии. Благо, нашей стране есть чем ответить. А Рязань не зря, еще с советских времен, называли «русской силиконовой долиной»: концентрация первоклассных технических вузов и оборонных предприятий в одном городе породила множество не только военных, но и прорывных гражданских технологий. Даже ЖК-мониторы впервые в мире появились на рязанской земле в 70-е годы. Теперь пришла пора новых вызовов, и коллективы талантливых разработчиков готовы выполнить свою миссию и войти в историю отечественного роботостроения.