Высокая аквакультура Как проходит цифровизация рыбоводческих хозяйств

Тихоокеанские тиляпии могут быть родом из-под Новосибирска. Завезенного из Африки клариевого сома разводят и в Мордовии, и в Ивановской области. «Это, наверное, самая недооцененная рыба, — ​рассказал нам математик и программист Евгений Ивашко. — ​У нее почти нет специфического привкуса и запаха, что позволяет использовать ее для приготовления очень разных блюд. Из клариевого сома делают и пельмени, и даже колбасу».

Возглавляемый Евгением стартап «Инфорика» занимается цифровизацией и автоматизацией рыбоводческих хозяйств. Сегодня «Инфорика» — ​рези­дент «Сколково», но появился проект в Карелии. Эта республика — ​один из общероссийских лидеров в области аквакультуры. Здесь насчитывается почти 27 тысяч рек, больше 60 тысяч озер, и 80 % отечественной форели производят в Карелии.

Работа на вырост

Рыбохозяйства можно разделить на два ключевых типа: открытые и закрытые. В первом случае рыбу выращивают в обычных водоемах, будь то озеро, искусственный пруд или даже заливной луг. Сетью ограничивают рабочие участки, садки, куда запускают мальков и выкармливают до товарных размеров. Здесь рыба живет в естественных условиях, как, например, та же холодолюбивая форель в прозрачной, богатой кислородом карельской воде. Но такой подход требует особого внимания к экологичности производства: собранные в большом числе на ограниченном пространстве, рыбы быстро загрязняют свое окружение. К тому же их учет в садках затруднен, а на рост сильно влияют погодные условия и сезонность.

Альтернативный вариант предлагают установки замкнутого водоснабжения (УЗВ) — ​фактически фабрики для выращивания рыбы в строго контролируемых условиях. Для этого используют закрытые помещения с бассейнами, через которые непрерывно прокачивают воду, поддерживая комфортную температуру и уровень кислорода. Независимо от времени года, УЗВ обеспечивают стабильно оптимальные условия для роста. Кроме того, они более экологичны, потому что продукты жизнедеятельности рыбы непрерывно удаляются из системы и утилизируются. Механические фильтры очищают воду от взвешенных частиц, биологические, населенные специальными бактериями, перерабатывают токсичные азотистые соединения, а озонаторы уничтожают оставшихся болезнетворных микробов.

Именно на предприятиях с УЗВ разводят клариевого сома, осетра и многие другие ценные и экзотические виды рыб. Однако такие установки сильно зависят от работоспособности оборудования: большинство рыб крайне чувствительны к качеству воды, и зачастую при выходе из строя насоса или фильтра у технологов имеется лишь 15–20 минут на то, чтобы устранить поломку, восстановить циркуляцию и предотвратить массовый мор. «К сожалению, многие наши рыбохозяйства до сих пор работают, как работали еще в 1980-х, — ​рассказал нам глава „Инфорики“ Евгений Ивашко. — ​Мониторинг воды, учет рыбы и кормов, расчеты кормления, планирование — ​все эти рутинные операции до сих пор выполняются, как говорится, на коленке. Для этого используют обычные бумажные журналы и калькуляторы, в лучшем случае — ​электронные таблицы Excel».

Обед по расписанию

Основатели «Инфорики» работают в ИПМИ, Институте прикладных математических исследований Карельского научного центра РАН, и в 2018 году участвовали в программе приграничного сотрудничества между Россией и Финляндией. Тогда они и выяснили, что аквакультуре остро не хватает современных информационных технологий и автоматизации. «Полноценных систем управления, которые давно используются в других областях сельского хозяйства, попросту не нашлось. Для выращивания пшеницы, скота или птицы есть, а для рыбы нет, — ​объяс­няет Евгений. — ​Поэтому мы решили, что именно здесь можно применить наши навыки и опыт подобных разработок. Так появился проект FishWeb».

Данные о текущем состоянии воды и рыбы в большинстве случаев приходится собирать вручную, проводя замеры и взвешивания. Но дальше в дело вступает система FishWeb, которая агрегирует эти данные. На их основе она автоматически рассчитывает количество корма в зависимости от вида, возраста и массы рыбы, прогнозирует ее рост на следующие дни, составляет и корректирует планы. «Самое важное — ​следить за правильным питанием, — ​добавляет Евгений Ивашко. — ​Если недокормить, то рыба не будет расти так быстро, как могла бы, а если дать больше необходимого, то вы просто потеряете корм». Прежде эти расчеты делали вручную с помощью специальных формул. Проводить их чаще, чем раз в неделю, было слишком трудозатратно. Это означало, что в начале недели рыба нередко оставалась перекормленной, а в конце — ​полуголодной.

Скрыть текст

Учет и планирование в приложении FishWeb ведется одновременно на разных уровнях, от всего предприятия до отдельных садков и бассейнов. Сопоставив план с реальностью, можно внести срочные изменения в режим выращивания и кормления рыбы

Программная система позволяет пересчитывать расписание кормлений ежедневно, чтобы рыба питалась полноценно, сбалансированно, вовремя и быстро набирала массу. В FishWeb интегрировано около сотни стандартных таблиц кормления от всех ведущих российских и зарубежных поставщиков корма. Цифры и формулы корректируются с учетом погоды, способа выращивания и других особенностей конкретного предприятия. Все это резко сокращает трудозатраты рыбоводов, повышает точность и эффективность их работы. «Отсюда возникает новая задача — ​планирование, — ​гово­рит Евгений. — ​С помощью FishWeb пользователи могут буквально за пару минут создать и рассчитать план работы предприятия: сколько рыбы мы собираемся вырастить, что и когда для этого необходимо. Потом можно отслеживать выполнение плана и вносить нужные коррективы».

Скрыть текст

База знаний обо всех популярных кормах встроена в систему. Это позволяет следить за правильным питанием рыбы, обеспечивая ее всем необходимым, но и не теряя ничего лишнего

Виртуальная ферма

Пока что даже самая современная аквакультура остается сильно зависимой от ручного труда. Сбором ключевых данных заняты сами рыбоводы, которые измеряют температуру воды и содержание в ней кислорода, доставляют и вносят корм, следят за ростом и здоровьем рыбы. Впрочем, многие хозяйства сегодня стараются максимально автоматизировать свою работу. На садках и линиях подачи воды в УЗВ устанавливаются системы непрерывного мониторинга температуры и содержания кислорода, к ним подводятся автоматические кормушки, способные выдавать нужное количество корма по заранее заданному плану. По словам Евгения Ивашко, по мере удешевления электроники и развития интернета вещей этот тренд проявляется все сильнее.

Скрыть текст

Перенаселение опасно и для рыб. FishWeb позволяет заранее предсказать достижения критической плотности «населения» и пересадить часть в другой бассейн

Программа FishWeb к автоматизации уже готова: она позволяет и получать данные с таких систем, и управлять ими. «Создание ПО — ​процесс непрерывный, мы постоянно добавляем в него новые возможности и функции, — ​говорит Евгений. — ​В самых ближайших наших планах — ​анализ данных с помощью машинного обучения. Например, можно выводить оптимальную таблицу кормления, которую нейросеть адаптирует с учетом особенностей конкретного хозяйства, на основе цифр, накопленных за время работы FishWeb именно на этом предприятии. Кроме того, на основе этой программы мы хотели бы сделать компьютерную систему для обучения рыбоводов в специализированных вузах».

Скрыть текст

Многопользовательский доступ позволяет разграничивать права и предлагать разный функционал для руководителя, главного рыбовода и дежурных рыбоводов

В самом деле, на FishWeb стоит взглянуть совершенно под другим углом, как на «цифрового двойника». Программе нужны лишь текущие данные о состоянии предприятия и рыбы, определенные производственные планы. Ну а далее она самостоятельно рассчитывает потребности в корме, прогнозирует работу на дни и месяцы вперед. Задавая нужные параметры и вовремя проводя нужные операции, можно превратить ее в нечто вроде популярной некогда игрушки тамагочи для будущих рыбоводов. Студенты смогут добиваться максимально быстрого роста своих рыбных стад, избегать массовой гибели, реагировать на отклонения параметров воды и другие нештатные ситуации. Специалистам, подготовленным в такой виртуальной среде, легче будет перей­ти к реальной работе на будущих автоматизированных предприятиях «высокой» аквакультуры.

ЕВГЕНИЙ ИВАШКО, ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР КОМПАНИИ ­«ИНФОРИКА», СТАРШИЙ НАУЧНЫЙ ­СОТРУДНИК ЛАБОРАТОРИИ ­ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ ИПМИ КАРНЦ РАН, КАНДИДАТ ФИЗИКО-­МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК

На нашей программе уже работают несколько десятков рыбоводческих участков в России. Активно идут переговоры с хозяйствами Казахстана, Узбекистана, Киргизии, где в последние годы наблюдается настоящий бум аквакультуры. С учетом низкой базы темпы роста рыбоводческой отрасли в этих странах могут составлять десятки и даже сотни процентов в год. Поэтому там уже возник сильный дефицит специалистов, что делает нашу программу особенно востребованной. FishWeb позволяет снизить требования к квалификации рыбоводов. Она автоматически выполняет многие рутинные задачи, которые прежде можно было производить только вручную.