top of page

УДК

338.436.33

DOI

10.53988 /24136573-2021-03-04

To cite the content of the article, please use the following description

To cite the content of the article, please use the following description

Моторин О.А. Цели и задачи искусственного интеллекта в сельском хозяйстве // Управление рисками в АПК. 2021. Вып. 41 С. 39-49. DOI: 10.53988/24136573-2021-03-04

Motorin O.A. Goals and objectives of artificial intelligence in agribusiness // Agricultural Risk Management, 2021, Vol. 41, pp. 39-49. DOI: 10.53988 /24136573-2021-03-04

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
МОТОРИН О.А.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Мишуров Николай Петрович – кандидат технических наук, главный научный сотрудник, первый заместитель – заместитель директора по научной работе, ФГБНУ «Росинформагротех», Московская область, Россия.
Email: mishurov@rosinformagrotech.ru
SPIN-код РИНЦ: 4341-2829

Чавыкин Юрий Иванович – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ФГБНУ «Росинформагротех», Московская область, Россия.
Email: bd@rosinformagrotech.ru
SPIN-код РИНЦ: 5276-4948

Моторин Олег Алексеевич – кандидат политических наук, ведущий научный сотрудник, ФГБНУ «Росинформагротех», Московская область, Россия.
Email: ol.motorin@gmail.com
SPIN-код РИНЦ: 4096-8796

annotation

В статье представлены результаты исследования целей и задач анализа искусственного интеллекта в сельском хозяйстве - определены виды целей как ограничения, позволяющие сфокусироваться на прикладных исследованиях ИИ. Проведено транскрибирование текущих положений в отношении ИИ, установленных в Национальной стратегии развития искусственного интеллекта на период до 2030 года, применительно к сельскому хозяйства для определения перспективных направлений прикладных исследований в аграрной науке. Впервые обозначено местоположение самой технологии ИИ в сельском хозяйстве как большой и сложной системе и заданы направления для дальнейших исследований ИИ в сельском хозяйстве.

Keywords

Искусственный интеллект, агропромышленный комплекс, сельское хозяйство, управление рисками, технологии, научно-техническое развитие, НТОР СХ, большие системы, системный анализ, программное обеспечение, цифровое сельское хозяйство, доступность данных.

O. A. MOTORIN

GOALS AND OBJECTIVES OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE IN AGRIBUSINESS

Nikolay P. Mishurov – Candidate of Technical Sciences, Chief Researcher, First Deputy Deputy Director for Research, Federal State Budgetary Scientific Institution «Rosinformagrotech», Moscow Region, Russia.
Email: mishurov@rosinformagrotech.ru

Yury I. Chavykin – Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher, Federal State Budgetary Scientific Institution «Rosinformagrotech», Moscow Region, Russia.
Email: bd@rosinformagrotech.ru
RSCI SPIN: 5276-4948

Oleg A. Motorin Candidate of Political Sciences, Leading Researcher, Federal State Budgetary Scientific Institution «Rosinformagrotech», Moscow region, Russia.
Email: ol.motorin@gmail.com

Annotation

The article presents the results of a study of the goals and objectives of the analysis of artificial intelligence in agriculture - the types of goals are identified as constraints that allow focusing on applied research on AI. A transcription of the current provisions regarding AI, established in the National Strategy for the Development of Artificial Intelligence for the period up to 2030, in relation to agriculture was carried out to identify promising areas of applied research in agricultural science. For the first time, the location of the AI technology in agriculture as a large and complex system is indicated, and directions for further research on AI in agriculture are set.

Keywords

Artificial intelligence, agro-industrial complex, agriculture, risk management, technology, scientific and technical development, NTOR CX, large systems, systems analysis, software, digital agriculture, data availability.

Article text

Указом президента РФ от 10.10.2019 № 490 утверждена «Национальная стратегия развития искусственного интеллекта на период до 2030 года». Документом установлены принципы, цели и задачи развития искусственного интеллекта (далее - ИИ) в нашей стране. Стратегия учитывает положения указов президента Российской Федерации от 07.05.2018 №204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» от 09.05.2017 №203 «О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017-2030 годы», от 01.12.2016 №642 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации», а также национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации».

Исполнение стратегии развития ИИ названо в документе условием «международного лидерства Российской Федерации в развитии и внедрении технологий ИИ и …технологической независимости и конкурентоспособности страны». Уровень и потенциал развития ИИ в России по состоянию на 2019 год можно оценить через индекс «ИИготовности государств» (Government Artificial Intelligence Readiness Index 2019, рассчитывается исследовательской компанией Oxford Insights совместно с International Development Research Centre). В данном рейтинге Российская Федерация занимала 29е место (значение индекса 6,748). Пальму первенства в мире занимал Сингапур (9,186), США находились на четвёртом (8,804). Сведений об уровне ИИ в сельском хозяйстве в научной и специальной литературе обнаружить не удалось.

Цель настоящей публикации заключается в транскрибировании текущих положений в отношении ИИ, установленных в Национальной стратегии развития искусственного интеллекта на период до 2030 года, применительно к сельскому хозяйства для определения перспективных направлений прикладных исследований в аграрной науке. С учетом этого, в задачи входит представление определения ИИ, классификации технологий ИИ, целей и задач ИИ, изложенных в Национальной стратегии.

Далее -ставится вторая задача – заложить первоначальные подходы к экстраполяции представленных сведений к потребностям сельского хозяйства, сформулировать выводное знание, с помощью которого можно подойти к достижению цели исследования и постановке новых научно-исследовательских задач. В работе использованы метод анализа нормативной документации, сравнительный, аналитический и морфологический методы. Допущениями настоящей работы является установка на использование нормативных подходов к сущности понятия «искусственный интеллект», что не исключает в дальнейшем применения альтернативных методов транскрибирования ИИ к сельскому хозяйству.

Результаты анализа. Согласно указанной Национальной стратегии, ИИ есть «комплекс технологических решений, позволяющий имитировать когнитивные функции человека (включая самообучение и поиск решений без заранее заданного алгоритма) и получать при выполнении конкретных задач результаты, сопоставимые, как минимум, с результатами интеллектуальной деятельности человека». Комплекс технологических решений рассматривается как некая совокупность, включающая в себя информационно коммуникационную инфраструктуру, программное обеспечение (в том числе такое, в котором используются методы автоматического машинного обучения), процессы и сервисы по обработке данных и поиску решений, сказано в стратегии развития ИИ.

В состав технологий ИИ по состоянию на 2021 год в стратегии включены такие технологии как:
• компьютерное зрение,
• обработка естественного языка,
• распознавание и синтез речи,
• интеллектуальная поддержка принятия решений,
• перспективные методы ИИ (методы, направленные на создание принципиально новой научно-технической продукции, в том числе в целях разработки так называемого сильного ИИ).

Цели и задачи развития ИИ. Целями развития ИИ в Российской Федерации заявлено обеспечение роста благосостояния и качества жизни её населения, обеспечение национальной безопасности и правопорядка, достижение устойчивой конкурентоспособности российской экономики, в том числе лидирующих позиций в мире в области ИИ». В качестве задач указаны следующие группы мероприятий:
1. поддержка научных исследований в целях обеспечения опережающего развития ИИ;
2. разработка и развитие программного обеспечения, в котором используются технологии ИИ;
3. повышение доступности и качества данных, необходимых для развития технологий ИИ;
4. повышение доступности аппаратного обеспечения, необходимого для решения задач в области ИИ;
5. повышение уровня обеспечения российского рынка технологий ИИ квалифицированными кадрами и уровня информированности населения о возможных сферах использования таких технологий;
6. создание комплексной системы регулирования общественных отношений, возникающих в связи с развитием и использованием технологий ИИ.

Под решение этих задач Стратегия декомпозируется в отдельные разделы с описанием ситуации по задаче и действия, как например, «поддержка экспорта российских продуктов (услуг), созданных (оказываемых) с использованием ИИ, и их продвижения на мировой рынок», а также обеспечение роста спроса со стороны российских граждан, организаций и государственных органов на продукты (услуги), созданные (оказываемые) с использованием ИИ.

Стратегия конкретизирует условия развития ИИ в России. Так, к 2024 году «должна быть создана инфраструктура поддержки отечественных организаций, осуществляющих деятельность в области ИИ, включая создание высокопроизводительных центров обработки данных». К 2024 году «должны быть разработаны российские микропроцессоры, не уступающие мировым аналогам по скорости и энергоэффективности». К 2030 году ожидается открытие специализированных центров обработки данных на основе российских микропроцессоров, разработка принципиально новых типов архитектур вычислительных систем (и их регистрация соответствующих РИД).

Важный момент, который имеет отношения к оценке граничных значений систем ИИ, в том числе для сельского хозяйства, это различие между сильным и слабым ИИ. Так, сильный ИИ – это некая гипотетическая технология, с помощью которой можно имитировать не только «когнитивные функции человека», но и саму человеческую личность. С учетом текущго уровня науки, разработка сильного ИИ, если она в принципе возможна, является по мнению экспертов делом будущего.

Слабый ИИ сводится преимущественно (на практике) к нейросетям – IT-системам, способными к самообучению на «репрезентативном, релевантном и корректно размеченном наборе данных». Согласно Национальной стратегии, «нейросети «являются примером ИИ, способного решать только узкоспециализированные задачи (слабый ИИ)». С точки зрения постановки ключевых показателей эффективности развития ИИ в России, Стратегия содержит оговорку, что «алгоритмы работы нейронных сетей крайне сложны для интерпретации и, следовательно, результаты их работы могут быть подвергнуты сомнению и отменены человеком. Отсутствие понимания того, как искусственный интеллект достигает результатов, является одной из причин низкого уровня доверия к современным технологиям искусственного интеллекта и может стать препятствием для их развития».

Стратегия ориентирует, что к 2030 году должно быть разработано программное обеспечение, в котором используются технологии искусственного интеллекта, для решения задач в различных сферах деятельности. Российские организации, разрабатывающие такое программное обеспечение, должны войти в группу лидеров на мировом рынке.

Транскрибирование. В свете представленных дефиниций ИИ в сельском хозяйстве можно трактовать как комплекс технологических решений, позволяющий имитировать когнитивные функции человека (включая самообучение и поиск решений без заранее заданного алгоритма) в вопросах сельского хозяйства и получать при выполнении конкретных задач сельского хозяйства результаты, сопоставимые, как минимум, с результатами интеллектуальной деятельности человека. Какие же задачи ставятся перед сельским хозяйством как отраслью народного хозяйства или национальной экономики (как более популярно в текущий момент)?

В целом можно выделить следующие основные цели и всходящие из них задачи сельского хозяйства [3]:
1) обеспечивать население страны высококачественным и доступным продовольствием, выступая тем самым инструментом продовольственной безопасности;
2) снабжать пищевую и легкую промышленность в достаточном количестве необходимым сырьем;
3) сохранять привлекательными для жизни людей сельские территории в качестве жизненного пространства, источника получения средств к существованию, территории для расселения людей, создания рекреационных зон, объектов агротуризма;
4) создавать возможности для государства как инструмента формирования валютной выручки и средства взаимодействия с иностранными государствами и международными организациями;
5) выступать средством занятости населения и источником доходности для лиц, занятых предпринимательством (речь идет и о крупных агрохолдингах, и о малых формах хозяйствования).

Прописанная в Стратегии задача поддержки научных исследований в целях обеспечения опережающего развития ИИ в части, касающейся сельского хозяйства, должна решаться в направлении тех исследовательских тематик, в которых номинированные технологии ИИ могут быть применимы к решению задач НТОР СХ. С другой стороны, с учетом сложности сельского хозяйства как системы вероятно возникновение и таких научных кейсов, когда тематики могут обладать такой силой своей проблематики (или точнее противоречий), что тем самым задают принципиально новые векторы развития самого ИИ. Это сила сельского хозяйства зиждется на том основании, что именно в нем максимально проявляется взаимодействие и биологических, и техногенных, и антропогенных больших систем, генерируя множество взаимосвязанных рисков [1].

Ровно в той же последовательности можно разбирать кейсы, касающиеся разработки и развитие программного обеспечения с использованием технологии ИИ, повышение доступности и качества данных, необходимых для развития технологий ИИ и повышение уровня обеспечения российского рынка технологий ИИ квалифицированными кадрами и пр., обозначенные в Стратегии ИИ.

Как видим, цели и задачи сельского хозяйства охватывают значительное количество сфер общества и государства. Ю.Н. Кривокора по этому поводу отмечает, что "сельское хозяйство относится к жизнеобеспечивающим системам общества, формируя его продовольственный ресурс, состояние которого определяет национальную и экономическую безопасность страны... оно выступает в качестве базовой отрасли развития сельских территорий, так как в значительной степени обеспечивает занятость сельского населения, уровень его жизни, вектор демографических процессов и, в конечном итоге, воспроизводство сельского социума [6].

Соответственно ИИ как комплекс технологических решений должен включать в себя те компоненты информационно коммуникационной инфраструктуры, программного обеспечения, процессов и сервисов по обработке данных и поиску решений, которые бы позволяли обеспечить реализацию данных задач.

Аналогично все разнообразие технологий слабого ИИ, будь то компьютерное зрение или обработка естественного языка, распознавание и синтез речи, интеллектуальная поддержка принятия решений или перспективные методы ИИ [5] возможно к применению при условии четкой детализации задач сельского хозяйства на каждом из его уровней национальном, региональном или локальном. Более того, подбор развития (в формулах целей и задач) ИИ в сельском хозяйстве должен учитывать всю сложность экономической сущности сельского хозяйства (если мы принимаем экономику в качестве первичной сущности сельского хозяйства) и как результат воплощаться для каждого из элементов в технологической цепочке создания стоимости продукции АПК: от планирования объемов валового производства до отгрузки или доставки конечному потребителю, включая моделирование самих объемов потребления.

Интегральной моделью для очерчивания конкретных предметных зон применения ИИ сообразно его технологической сущности может выступить базовый подход отраслевых балансов в сельском хозяйстве, применяемый к реализации каждой из указанных целей сельского хозяйства [3]. В этом случае ИИ может выступать как механизм, позволяющий не просто исследовать связи между элементами в какой-либо системе сельскохозяйственного товаропроизводства, но и обеспечивать предиктивные и рекомендательные потребности заказчика для принятия управленческих решений.

Второй важнейший момент, на который хотелось бы обратить внимание исследователей – это местоположение самой технологии ИИ в сельском хозяйстве как большой и сложной системе. Как известно, сельское хозяйство состоит из двух ключевых отраслей – животноводства и растениеводства, и также включает в себя ряд обеспечивающих сфер общественного производства благ, каждая из которые представляет собой таким образом некую подсистему сельского хозяйства. Как следует из закрепленного в Стратегии ИИ определения понятия «искусственный интеллект», этот феномен в родовой категории является «комплексом технологических решений».

Такое закрепление позволяет нам с полной уверенностью отнести тематику развития ИИ в зону ответственности подсистемы «Научно-техническое развитие сельское хозяйства». Если следовать используемым в нормативных документах терминах, то ближе отнесение к научно-техническому обеспечению развития сельского хозяйства (далее - НТОР СХ) [2]. Крайнее определение имеет определенный практический (но не смысловой) приоритет, поскольку используется в актах, посредством которых реализуются меры государственной поддержки научных изысканий в сельском хозяйстве и агропромышленном комплексе [7].

Таким образом, определение, поиск, разработка тематики искусственного интеллекта в сельском хозяйстве получает свой постоянный «адрес» и может вестись с учетом родовых связей между ИИ-ориентированными объектами теми научно-исследовательскими агентами научных изысканий, которые участвуют в исследования по поводу и в связи с НТОР СХ.

Таким образом, заданные в Стратегии и рассмотренные в статье дефиниции искусственного интеллекта, технологии, цели и задач ИИ позволяют заключить, заложить первоначальные подходы к экстраполяции ИИ к потребностям сельского хозяйства и затем обнаружить соответствующие риски [4]. В качестве исходных точек отсчета целесообразно опираться на 5 целей сельского хозяйства, сформулированных в статье, учитывать его многофункциональный характер, но в то же время в основе своей безусловно стремиться к его экономической сущности и природе формирования стоимости.

Сельское хозяйства в силу своей сложности (многосистемного состава) может привести к неожиданным решениям в области ИИ. Технологический стек ИИ также находится в прямой зависимости от сложности проблем сельского хозяйства на конкретном участке и имеет свое местоположение в подсистеме научно-технического развития сельского хозяйства, в рамках которой предстоит сформировать поисковые исследования и палитру научно-исследовательских задач касательно ИИ в сельском хозяйстве.

Sources:

1. Подъяблонский, П.А. Анализ задач развития Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства в призме рискориентированных подходов // Управление рисками в АПК. – 2020. – № 38. – С. 3348. – DOI 10.53988/24136573-2020-04-03.
2. Подъяблонский П.А. Взаимосвязи рисков продовольственной безопасности и Федеральной научно-технической программы // Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК: Мат. XIII Междунар. науч.практ. интернетконф., п. Правдинский Московской области, 810 июня 2021 года. – п. Правдинский Московской области. М.: Росинформагротех, 2021. – С. 35.
3. Продовольственная безопасность, самообеспеченность России по критериям товаров из продовольственной потребительской корзины на ближайшие годы – Москва: Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса, 2019. – 256 с.
4. Управление рисками в сельском хозяйстве в условиях цифровой трансформации / О. А. Моторин, М. И. Горбачев, Г. А. Суворов [и др.]. – М.: «КноРус», 2019. – 226 с. – ISBN 9785436539904.
5. Алферьев Д.А. Искусственный интеллект в сельском хозяйстве // АгроЗооТехника. 2018. Т. 1. No 4. DOI: 10.15838/alt.2018.1.4.5
6. Кривокора Ю.Н. Многофункциональное сельское хозяйство: проблемы развития. Монография. – Ставрополь: Издательскоинформационный центр «Фабула». 2014. – 328 с.
7. Ведомственная целевая программа «Научно-техническое развитие сельского хозяйства». Распоряжение Минсельхоза России.

References:

1. Podyablonsky, P.A. Analysis of the Development Tasks of the Federal Scientific and Technical Program for the Development of Agriculture in the Prism of RiskBased Approaches / P.A. Podyablonsky, N.P. Mishurov, V.N. Kuzmin, O.A. Motorin // Agricultural risk management. 2020. No. 38. P. 3348. – DOI 10.53988/24136573-2020-04-03.
2. Podyablonsky P.A. Relationship between food security risks and the Federal Scientific and Technical Program // Scientific and information support for the innovative development of the agroindustrial complex: Mat. XIII Intern. scientificpractical. Internet conf., Pravdinsky, Moscow Region, June 810, 2021. p. Pravdinsky, Moscow region. M.: Rosinformagrotech, 2021. PP. 35.
3. Food security, selfsufficiency of Russia according to the criteria of goods from the food consumer basket for the coming years Moscow: Russian Research Institute of Information and Feasibility Studies on Engineering and Technical Support of the AgroIndustrial Complex, 2019. 256 p.
4. Motorin O.A., Gorbachev M.I., Suvorov G.A. [and others]. - M.: "KnoRus", 2019. - 226 p. – ISBN 9785436539904.
5. Alferyev D.A. Artificial intelligence in agriculture // AgroZooTechnika. 2018. Vol. 1. No 4. DOI: 10.15838/alt.2018.1.4.5
6. Krivokora Yu.N. Multifunctional agriculture: problems of development. Monograph. - Stavropol: Publishing and Information Center "Fabula". 2014. - 328 p.
7. Departmental target program "Scientific and technical development of agriculture". Order of the Ministry of Agriculture of Russia.

All illustrations of the article:

bottom of page