Штучний інтелект як фермер

Перший міжнародний конкурс автономних теплиць (International Autonomous Greenhouse Challenge) виграла команда «Sonoma». Команда здолала ще чотири міжнародні групи науковців, що складалися з експертів у галузі штучного інтелекту та садівництва. «Виклик» організував нідерландський Вагенінгенський науково-дослідний університет (WUR), його профінансували Девід Валерстейн (David Wallerstein) з інвестиційної компанії Tencent. Змагання присвятили питанню, чи може штучний інтелект контролювати клімат та процеси зрошення в теплиці.

Томас Фоллендер Ґросфельд, Кенет Трен, Кетан Банзал, Давід Кацін з команди «Sonoma». Зображення: microsoft.com.

Зелене, широке листя огірків стоїть високими рядами, зі скляної стелі теплиці на нього падає сонячне проміння. З відповідним доглядом в Нідерландах намагалися виростити щонайбільший урожай, використавши щонайменше ресурсів. Для випадкового спостерігача може здатися, що рослини просто покинуті напризволяще. Проте робітники теплиць налаштували камери та інші електронні прилади всередині приміщення так, щоб рослини отримували відповідну кількість води, корисних речовин і світла. Ніхто з людей не контролював процесу вирощування огірків. Саме в цьому і полягала основна ідея змагання.

У серпні в Блейзвейку (Нідерланди) у теплицях Вагенінгенського університету обладнали п'ять ділянок площею 96 квадратних метрів. Кожна з них дісталася команді вчених, що мусила вирощувати на цій території огірки – з допомогою штучного інтелекту. Змагання закінчувалося у перший тиждень грудня.

Остаточний результат залежав від трьох чинників: чистий прибуток (торгівельна ціна за врожай огірків мінус витрати на енергію, воду, працю і т. д.), використання штучного інтелекту (чи був алгоритм новим, чи була комп'ютерна програма достатньо надійною) та стабільність (кількість води, CO₂ та енергії, використаної на кілограм огірків).

На виклик відповіли команди з усіх куточків світу. Після передконкурсного гакатону до фінальної частини змагання з 15 команд відібрали 5. Команда «Croperators» складалася зі співробітників AgroEnergy та Delphy. До складу команди «deep_greens» увійшли працівники Intel та мексиканського університету. Команда «iGrow» об’єднала співробітників Tencent та китайського сільськогосподарського університету, а команда «AiCU» – китайських студентів та дослідників, що працюють у Нідерландах. «Sonoma» складалася зі співробітників Microsoft Research і студентів з данського та голландського університетів. Крім того, організатори сформували контрольну групу з низки голландських виробників овочів, які вирощували огірки вручну. Технічний партнер «LetsGrow.com» підтримав змагання.

Зрештою, з незначним відривом від «iGrow» перемогла команда «Sonoma». Команда голландських плантаторів також добилася непоганих результатів.

Переможець спромігся створити такі умови, за яких на квадратному метрі виростало понад 55 кілограмів огірків, що приносило чистий прибуток 25 євро на метр квадратний. «Sonoma» була єдиною командою зі штучним інтелектом, чистий прибуток якої був на 17% вищим, ніж у найкращих експертів-овочівників. Розрив між «Sonoma» та командою, що зайняла друге місце (дослідників з лабораторії «Tencent AI»), становив 25% чистого прибутку.

У межах компанії Micrоsoft команда «Sonoma» працює над веденням сільського господарства в контрольованому середовищі, закритій системі, що дасть змогу виробникам визначати та застосовувати оптимальні параметри світла, температури, вологості і концентрації CO₂.

Сфера зацікавлення «Sonoma» – це тепличне та вертикальне фермерство, які обіцяють безпечніше та швидше виробництва продуктів з меншим використанням ресурсів – землі та води. Вирощування овочів у приміщенні, наприклад, у теплиці, а також вертикальній фермі може зменшити потребу у воді до 90%, а в площі – у десять разів, порівняно з традиційним землеробством. Крім того, воно може бути успішним за меншої кількості пестицидів і хімікатів. Про це зазначали організатори змагання.

До команди «Sonoma» увійшли головний інженер-дослідник Кенет Трен (Kenneth Tran) з Microsoft Research Redmond; Кетан Банзал (Chetan Bansal) з лабораторії Microsoft Research India; Томас Фоллендер Ґросфельд (Thomas Follender Grossfeld) та Вінсент ван Вінґерден (Vincent van Wingerden) від Microsoft Nederland; Давід Кацін (David Katzin), аспірант Вагенінгена; Гон Фан (Hong Phan), аспірант Копенгагенського університету.

Незважаючи на успіх та резонанс змагання, воно не означає, що відтепер всі теплиці будуть повністю комп'ютеризовані. Передусім, масштаб змагання був обмежений. Крім того, зараз ще існує чимало видів роботи, пов’язаної зі збиранням урожаю у теплицях та навколо них, для яких люди є незамінними.

Отже, метою змагань автономних теплиць не було створити цілком автономну систему. Воно продемонструвало, де ми перебуваємо зараз на шляху розвитку штучного інтелекту, який зможе організувати сільське господарство. Іншими важливими питаннями були такі: які стратегії для вирощування огірків використовували команди, чи можна їх використати в «традиційному» садівництві, в який спосіб штучний інтелект найкраще застосовувати у садівництві в майбутньому?

Церемонія вручення призів відбулася 12 грудня, під час виставки «AgriFoodTech» в нідерландському місті Гертогенбосі. Там відвідувачі могли зустрітися з командою-переможцем.

Трен (в центрі) зі співробітниками з Sananbio у вертикальній фермі всередині компанії Xiamen, Китай. Фото: microsoft.com.