CC BY
18
дочного материала садовых культур. Авторский коллектив инженерного центра СибФТИ (В.А. Золотарёв, В.В. Минеев, В.Б. Морозов, В.М. Молчанов, В.А. Рихтер и др.) за последние 5 лет создал гамму регуляторов полива «Туман». В этом направлении институт традиционно ведет совместные исследования с ВНИИСС им. М.А. Лисавенко, благодаря которым появились камеры искусственного климата «Биотрон-3». Камера «Биотрон-4» обеспечивает регулирование 3 основных параметров развития растений (температура, влажность и освещённость).
В 2006 г. в состав Института вновь вошёл Центр информационного обеспечения (ЦИВО). Сегодня его ведущие специалисты Ю.А. Матасова, А.Ф. Мешкова, А.Л. Дудкин, В.В. Торопов под руководством член-корреспондента МАИ, профессора А.Ф.Алей-
никова решают задачи не только СибФТИ, но и Сибирского отделения Россельхозакадемии в целом.
Успешно решаются вопросы информатизации Института. Лаборатории и подразделения имеют более 40 современных компьютеров с многофункциональным программным обеспечением. В НИУ создана научная школа, в разные годы защищено 5 докторских и 10 кандидатских диссертаций; получено более 220 авторских свидетельств и патентов на изобретения, 60 — на промышленные образцы; разработано свыше 150 приборов, систем и программных продуктов, которые используются в научно-исследовательских учреждениях РАСХН, РАН и ВУЗах, в районных и областных управлениях сельского хозяйства, на предприятиях по переработке сельхозпродукции и во многих других организациях.
ИНФОРМАЦИОЬШЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
В.В. АЛЬТ, член-корреспондент Россельхозакадемии
Сибирский ФТИ аграрных проблем
В нашем сельскохозяйственном производстве на единицу продукции тратится значительно больше металла, энергоресурсов и трудозатрат, чем в развитых странах [1]. При этом если агроклиматический потенциал России в целом принять за 1,0, то величина этого показателя на юге Западной Сибири будет равна - 0,56...0,63, в Республике Тыва и Читинской области — 0,33...0,44, в Краснодарском крае — 1,5, ав Западной Европе — 1,5...1,8 (по данным академика П.Л. Гончарова). При этом урожайность яровой пшеницы в акционерном обществе «Ирмень» под руководством Ю.Ф. Бугакова в Новосибирской области составляет 4...5 т/га, а в экспериментальном крестьянском хозяйстве Н.И. Апасова (Алтайский край) до 6 т/га. Эти цифры заставляют задуматься над тем насколько высок потенциал сибирских сортов и технологий при соответствующей их реализации.
Отличительный признак сегодняшнего подхода к повышению эффективности сельского хозяйства—распространение информационных технологий. В общепринятой трактовке [3,5] этим термином обозначается совокупность средств и методов переработки информации, базирующихся на современной программно-вычислительной технике. Имеется в виду, что информационная технология, благодаря компьютерной поддержке интеллектуальной деятельности специалистов обеспечивает повышение продуктивности предметной области отраслевой технологии. Еще одно современное направление информационной поддержки — развитие CALS-технологий (Continuous Acquisiton and Life Support), которые осуществляют ее непрерывно на протяжении всего жизненного цикла изделия [3].
Рассматривая информационное и приборное обеспе-
чение как фактор, способствующий развитию инновационной деятельности, а также техническому и технологическому прогрессу в сельскохозяйственном производстве, следует отметить, что в XXI веке в России оно будет иметь первостепенное значение. Переход к широкомасштабному применению современных информационных систем в науке, образовании, производстве и бизнесе требует принципиально нового уровня получения и обобщения знаний, их распространения и использования. Эти процессы можно характеризовать как смену парадигмы впро-фессиональном мировоззрении специалистов, связанную с нарастающими тенденциями интеграции информационной поддержки их деятельности.
Применение информационных технологий предусматривает не только использование ранее известных сведений (базы данных), но и получение новых (базы знаний) с помощью средств измерения, обработки и управления. Мы предложили парадигму информационного обеспечения технологических процессов сельскохозяйственного производства (см. рисунок) [4]. Она показывает пути и подходы к созданию средств измерения для формирования баз данных по объектам управления с одновременным использованием баз знаний по этим объектам с целью разработки экспертных систем и систем искусственного интеллекта. Такие системы дают возможность перейти к управлению объектом (машина, почва, растение, животное, социально-экономические отношения и др.) не по отклонению одного или нескольких параметров от принятой нормы, а в соответствии с назначением объекта управления и ограничениями, накладываемыми экологической обстановкой, характером работ и воздействием внешних факторов, взаимным влиянием составляющих объекта [4, 7].
Исследования показывают, что в России при вступлении в ВТО и сокращении применения высо-
Знриоїические
НаОяюяаУМЫ* г»й^мйнны«
Объект
Зарисгичоскім Модель o*j кем#
ШгЯТМАй функционируй-мне объекта
Кллулг?ы1Ы€ соя эи
[«ШІПШІ1Н
'jjj
И'ЗМС-рЯОМЫ<‘ ИОрСМО I» *uo
з
Знинии
УКСІКфіІЛі
=>
Ж.
Наблюдении
оператори
НМД0Л»»НИй
Лр»ИЗИЙК0Є
История объекта, статистика
Вчи«шин#*ие
событий
Ч__
Й«аичі«*д
мера
Прибор
г[
Обработки
ДАННЫХ
Вьийс литет. [ній нроі раммы
Багч
і
ивк
Иифоммамизд-
нз«:іро<рпммв
Дедуктивный
ВЫВОД
г
1
1
1
п
1 1
Информационная, ШАПИТИ'ЮСГЛЛ и
ДР- МОДв/ІИ УОм* !■!!
1 zn
&яаа Ананий
Известные
признаки
V
Г—] ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА
Имд>*тийный ► Заглюне ние
Вывод
Y
СИСТЕМА ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
Рисунок. Парадигма информационного обеспечения технологических процессов сельскохозяйственного производства.
коинтенсивных технологий будет расширяться использование малоэнергоемких, ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих производство конкурентоспособной продукции. При этом требуется глубокий анализ всего многообразия технологических, технических, сортовых, породных, агроклиматических, экономических, экологических и других особенностей, характерных для конкретной территории.
Следует отметить, что создание любого продукта предполагает конъюнктивную совокупность финансовых, материальных и людских ресурсов. И сегодня в процессе производства всё рельефнее выделяются ограничения не только ресурсного плана, но и экологические, социальные, региональные, системные и др. Осуществить глубинный анализ, синтезировать максимальное число вероятных решений и выбрать из них оптимальное можно на основе все расширяющегося использования информационных технологий [2,3,5].
В процессе разработки средств измерения и обработки информации создаются информационные, морфологические, функциональные и математические модели самих объектов, которые рассматриваются как источники сведений и объекты управления. Следует отметить особую роль реляционных моделей, которые впервые были предложены Э.Ф. Коддом в 1970 г. [6]. Сельскохозяйственные объекты (виды и сорта растений, болезни, сорняки, вредители, машины и технологии) относятся к числу биолого-механистических, для совокупного описания которых необходимо пост-
роение математических мо-: делей, отражающих их нелинейное поведение. Поэтому для адекватного вопроизве-дения реального объекта его моделью нужны существен-! ные затраты, иначе не обес-! печивается требуемая точность. В таких ситуациях, как I правило, используются альтернативные методы, основанные на эвристических знаниях. Вся известная информация представляется в виде изображений и словесных описаний, а в результате применения методов нечёт-I кой логики осуществляется : классификация объектов и процессов.
Анализ сведений, характеризующих работу МТА и развитие агроценозов, позволил сгруппировать их в определённые потоки. На основе данных по составляющим МТА (двигатель, трансмиссия и сельхозмашины) и агроценоза (корень, стебель, листья, растение, болезни, сорняки и вредители) мы разработали ряд информационных моделей [4,7]. Исследования показали структурную близость их составляющих и позволили высказать вторую гипотезу о возможности единого перехода к формированию классов состояний объектов методами сис-темологии, нечёткой логики и таксономии, а также о применении единой инструментальной программной оболочки для создания баз данных и информационных систем по объектам агропромышленного комплекса.
На сегодняшний день в СибФТИ разработан ряд экспертных систем диагностики состояния посевов пшеницы, технического состояния тракторного двигателя и баз данных по сельскохозяйственной технике, тракторам, комбайнам, сортам зерновых, вредителям и сорнякам зерновых, сортам овощных и плодово-ягодных культур их болезням, сорнякам и вредителям. Определена форма представления материалов в виде изображения (в перспективе — и объёмного) частей растений, сорняков и вредителей в 2 фазах развития (в дальнейшем в анимационном режиме) с текстовым (в перспективе с мультимедийным) сопровождением. С точки зрения информационного описания это ускоренное, управляемое, псевдореальное представление процессов, происходящих на конкретном поле, его участке или в растении [7...10].
Литература
1. Анискин В.И., Антышев H.U., Ксеневич И.П., Шевцов В.Г. и др. Концепция развития сельскохозяйственных тракторов и тракторного парка России на период до 2010 года. - М.: ВИМ, 2002.
2.Рубцова Э.Е., Соколов В.А. Модели и свойства класса структурных программ в языках потоков данных.//в сб. науч. трудов. Моделирование и анализ информационных систем/Яросл. гос. ун-т.-Ярославль, 1996. Вып. 3,- С. 127-157.
3.Ракович А.Г. Информационные процессы и технологии в проектировании средств технологического оснащения//В науч.-техн. сб. АН Белорусси/ Институт, техн. кибернетики /Под ред. Танаева B.C. и др.- Минск, 1995,- С. 18— 42.
4.Альт В.В. Контроль и управление параметрами тракторных двигателей в эксплуатационных условиях. Автореф. дис. д-ра техн. наук. — Новосибирск, 1995. -27с.
5. Харкевич А.Д., Чукин В.И. Оценка объема служебной информации в сетях коммутации сообщений (пакетов)// Модели систем распределения и их анализ,-/М.: «Наука», 1982,- С. 3-13.
6. Конноли Т., Бегг К., Страчан А. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика, 2-е изд.: Пер. с англ. : Уч. пос. - М. 6 Издательский дом ’’Вильямс ", 2000 — 1120с.
7. Альт В.В. Информационное обеспечение и компьютеризация селекционного процесса//Док. и сообщ. генет. — селек. школы (19-23.99г.) Задачи селекции и пути их решения в Сибири / РАСХН. Сиб. отд-ние — Новосибирск, 2000. С. 24 - 28
8. Березина В. Ю., Гурова Т.А., Колпакова Л.А. идр. Информационная база ’’Сорняки в посевах зерновых ’’//Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов. Ч. 1.: Материалы регион, науч.- практ. конф. «АГРОИНФО - 2000» ( Новосибирск, 26-27 октября 2000г.)/ РАСХН. Сиб. отд-ние. — Новосибирск, 2000. С. 171-175.
9. Денисюк С.Г. Особенности построения баз данных по плодово — ягодным културам //Методы технические средства исследований физических процессов в сельском хозяйстве: Сб. науч. тр./ РАСХН. Сиб. отд-ние. СибФТИ. — Новосибирск., 2001г. С.130-135.
10. Савченко О.Ф., Сарнов С.С., Боброва Т.Н. и др. Разработка компьютерных баз данных дм сельскохозяйственного производства с использованием программных инструментальных средств//Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов. Ч. 1.: Материалы регион, науч. - практ. конф. «АГРОИНФО — 2000» (Новосибирск, 2000. С.162-171.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
О.Ф. САВЧЕНКО, кандидат технических наук
Сибирский ФТИ аграрных проблем
В последние годы серьезность влияния, оказываемого информацией на планирование и принятие решений, привела к росту понимания того, что она тоже может считаться ресурсом, обладающим определённой ценностью, и, следовательно, нуждающимся в упорядочении и управлении. Однако люди привыкли иметь дело с более осязаемыми активами, такими как деньги, средства производства и рабочая сила, ценность которых можно определить. Выяснение же ценности информации до сих пор затруднительно. Тем не менее, ясно, что если специалисты и руководители хорошо информированы, то они с большей вероятностью будут принимать здравые, своевременные решения, которые положительно скажутся на состоянии дел предприятия. Появившиеся информационные системы (ИС), использующие базы данных, стали основополагающим средством адресного снабжения персонала точными и своевременными сведениями.
До сегодняшнего дня развитие сельского хозяйства происходило главным образом путем изменения энергетической базы, совершенствования машинных технологий и достижений генетики, улучшения кормления животных, применения удобрений и средств защиты растений. Сейчас важным фактором становятся и информационные ресурсы, их выявление и реализация. Наличие и совершенствование этих ресурсов имеет приоритетное значение при создании и использовании высокоэффективных, конкурентоспособных сельскохозяйственных технологий и техники [1].
В то же время информационные ресурсы должны адаптироваться к требованиям рыночной экономики, обеспечивать поддержку непосредственной хозяйственной деятельности. Необходима систематизация знаний, представление их в виде ИС, оперативно отражающих новейшие достижения научно-технического прогресса, удобных в получении и использовании. Основной путь для этого — повсеместное применение
информационных технологий и компьютеров для анализа, планирования, прогнозирования, оперативного и стратегического принятия решений. Однако разрабатываемые сегодня новые технологии в сельском хозяйстве носят, как правило, фрагментарный характер, не сформированы в виде готовой ИС, не объединены в комплексный продукт, в силу чего не имеют широкого распространения и не доходят в полной мере до конечного потребителя. Кроме того, у работников, специалистов и руководителей отрасли нет единого взгляда на развитие сельскохозяйственных ИС, отсутствует и общепринятая терминология, что обусловливает необходимость уточнения подходов к решению указанной проблемы. В связи с этим задачи создания и использования сельскохозяйственных ИС как завершающего звена научных исследований и технологических разработок, объединяющего профессиональные знания и опыт для доведения их до широкого круга пользователей в виде наукоемких, удобных в применении программ, становятся первостепенными.
Предпосылки совершенствования управления сельскохозяйственным производством
Исследования по применению информационных технологий сейчас ведутся с разной степенью интенсивности практически по всем направлениям сельскохозяйственной науки и практики. Это подтверждает рост публикаций о результатах работ, издание методических пособий, проведение конференций различного уровня, в том числе и Международной научно-технической конференции «АГРОИНФО-2003», (СибФТИ Сибирского отделения Россельхозакаде-мии) [2]. На сегодня подробно рассмотрены вопросы математического моделирования продукционного процесса, агромониторинга и использования агрофизических методов информационного обеспечения для точного земледелия [3], изложен системный анализ аналитических моделей и подходов к созданию информационно-справочных систем по оптимизации землепользования [4], ряд публикаций посвящен вопросам применения информационных ресурсов в инженерно-технической системе АПК [5,6].
