Лаборатории, беспилотники и искусственный интеллект

Какие технологии помогут накормить переполненную планету

Фото: «Местные корни»

Около 850 млн человек на Земле страдают от голода. В то же время ежегодно треть производимого продовольствия – 1,3 млрд т стоимостью $1 трлн – просто выбрасывается на свалки.

По прогнозу FAO (продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН), к 2050 г. количество людей на планете вырастет на 34% и достигнет 9,7 млрд человек, в основном за счет развивающихся стран. Урбанизация будет только нарастать, и через 30 лет около 70% мирового населения будет проживать в городах (в 2007 г. численность горожан впервые превысила 50%). Для того чтобы прокормить новых людей, производство продовольствия должно вырасти, по прогнозам FAO, не менее чем на 70%.

Такие тенденции в развитии человечества готовят новые вызовы для игроков пищевой промышленности и сельского хозяйства во всем мире. Как вырастить и произвести больше продовольствия с уменьшающимися ресурсами, не нанося планете еще больший урон, чем ей уже причинило человечество? Главным драйвером станут технологии. Уже сейчас они вызывают большой интерес не только у участников отрасли, но и у инвесторов.

В 2018 г., по данным венчурной платформы AgFunder, инвестиции в пищевые и агротехнологические стартапы год к году выросли на 11% и составили $16,9 млрд. Одно из самых быстрорастущих направлений – финансирование компаний, специализирующихся на роботизации и механизации: инвестиции в стартапы с такой специализацией увеличились на 56%. Интерес инвесторов к новейшим технологическим стартапам в агроиндустрии ярко проявляется лишь в последние годы, они по-прежнему в основном вкладываются в более традиционные технологические компании. Поэтому, к примеру, только за один II квартал 2019 г. интернет-стартапы привлекли $12 млрд, $4,6 млрд пришлось на медицинские стартапы и $3,1 млрд получил рынок мобильных технологий и телекоммуникаций, говорится в совместном исследовании PwC и CB Insights «MoneyTree». К 2030 г. объем рынка сельскохозяйственных технологий в целом достигнет $700 млрд, прогнозирует AgFunder, сейчас он составляет $135 млрд.

Мясо с грядки и из пробирки

В конце июля 2019 г. FDA (Американское управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов) дало зеленый свет продажам в супермаркетах бургеров из альтернативного мяса калифорнийской компании Impossible Foods. В своем заявлении управление признало безопасным использование в пищу соевого легтемоглобина – этот компонент, к примеру, заставляет растительное мясо «кровить», что делает его еще более похожим на настоящее.

Уже осенью Impossible Burger, флагманский продукт Impossible Foods, появится на полках американских супермаркетов. Но и сейчас его подают в 10 000 ресторанов в США, Гонконге, Сингапуре, Макао и даже в Москве.

Продукцию его конкурента – Beyond Meat в свое меню российские рестораторы тоже успели ввести: так, бургеры с котлетами из растительного мяса можно найти в ресторанах холдинга White Rabbit Family.

Эксперимент с продажами воппера из сырья Impossible Foods американским Burger King также был признан успешным. Фастфуд-гигант начал тестировать продукт 1 апреля 2019 г. и позднее сообщил, что, хотя ориентировался на мясоедов, сумел привлечь и новых клиентов – веганов и теперь включит новую позицию в меню сети по всей стране. Прирост трафика в сравнении с мартом 2019 г. составил 18,5%.

По мнению потребителей, как выяснила компания, продукт Impossible Foods выглядит и ощущается на вкус как обычный бургер из говядины, при этом производитель утверждает, что для производства одного такого бургера требуется на 95% меньше земли и на 74% меньше воды по сравнению с традиционным, а выброс парниковых газов ниже почти на 87%.

«Искусственное мясо еще 20 лет назад считалось странным и даже смешным увлечением мелких стартапов. Сегодня это больше не шутка, а стремительно развивающаяся отрасль», – пишет в обзоре старший стратег UBS Global Wealth Management Уэйн Гордон. Эксперты из UBS прогнозируют, что к 2030 г. рынок растительного белка в США с текущих $4,6 млрд вырастет до $85 млрд. Barclays считает, что рынок достигнет $140 млрд, и в таком случае компании – производители растительного мяса смогут занять около 10% американского мясного рынка ($1,4 трлн).

Будет ли «новое мясо» переманивать потребителей у традиционного или, наоборот, привлечет к бургерам и стейкам новую аудиторию – вегетарианцев и веганов? Основатель Beyond Meat Итан Браун держит подчеркнуто нейтральную позицию в отношении потребительских предпочтений, компания намерена работать с обеими категориями покупателей – как с теми, кто придерживается веганства, так и с мясоедами.

В ближайшее десятилетие технологии, позволяющие имитировать животную продукцию, будут одними из самых востребованных, считают эксперты UBS. Поэтому неудивительно, что компании с такой специализацией привлекают все большее внимание инвесторов.

Ранее в Impossible Foods инвестировали Temasek, GV (Google Ventures), Horizon Ventures и Билл Гейтс, в 2018 г. компания получила конвертируемый бридж-кредит в $114 млн от Temasek и Sailing Capital. В последнем раунде на $300 млн в мае 2019 г. к ним присоединилась череда селебрити-инвесторов: исполнители Jay-Z, Кэти Перри, спортсменка Серена Уильямс, актер Джейден Смит, комик Тревор Ноа, продюсер и диджей Зедд. К сегодняшнему дню стартап привлек уже более $750 млн. По данным источников Reuters, вся компания оценивается рынком в $2 млрд.

Конкурент Impossible Foods – разработчик альтернативы животным продуктам Beyond Meat сумел провести самое дорогое первичное размещение в 2019 г., получив оценку около $4 млрд при продажах в $88 млн и убытке в $30 млн. В августе цена одной акции Beyond Meat превысила $176 – всемеро дороже цены размещения в $25. Beyond Meat тоже производит растительное мясо – из гороховой муки, дрожжевого экстракта, кокосового масла и прочих растительных ингредиентов.

Другое направление в производстве альтернативных протеинов – «выращивание» мяса в лабораторных условиях из животных клеток. Пока, правда, мясо invitro куда дороже растительного и ему далековато до продаж в рознице. Сейчас фунт мяса (450 г) от Mempish Meats стоит около $2400 (для сравнения: «мясной» пирожок Impossible Foods обойдется в $3, а бургер – в 50 центов). Но компании – производители такой продукции Mosa Meats, Mempish Meats, Sunfed Meats и Good Catch планируют выйти на массовый рынок в ближайшие пять лет.

Индустрии и контролирующим органам еще придется решить вопрос, можно ли называть растительные или лабораторные альтернативы продукции «мясом» и другими привычными потребителю названиями. FDA, к примеру, планирует ограничить использование этого термина только для животной продукции. При этом компании также экспериментируют с созданием растительной и выращенной в лаборатории продукции из других категорий.

«Потребители все чаще ищут здоровые и более экологичные источники белка в новых категориях, а предложения на растительной основе никогда не были такими вкусными и доступными в продуктовых магазинах и ресторанах, как сейчас», – говорил Джош Тетрик, сооснователь JUST, производителя «яиц» на растительной основе, изданию Markets Insider.

Какие еще продукты при помощи технологий сможет заменить человечество уже в ближайшие годы? К примеру, Impossible Foods работает над созданием искусственного заменителя рыбы. А калифорнийский стартап Perfect Day воссоздал белки из коровьего молока. Компания разработала форму генетически модифицированной микрофлоры, которая в процессе ферментации вырабатывает сыворотку и казеин. Пока достичь вкуса обычного коровьего молока сложно, но разработки синтетического протеина уже можно использовать в производстве йогурта и других традиционных продуктов на основе молока. Над созданием альтернативы молоку бьются также еще несколько компаний, например Ripple Foods и Kite Hill.

IP для брокколи

Высокотехнологичные вертикальные гидропонные фермы уже не редкость и постепенно внедряются в городской ландшафт, решая проблему свежести продукции и уменьшая стоимость логистического плеча от производителя до магазинной полки. А заодно и экономят земельные ресурсы, что актуально не только на фермах, но и в тесных городских условиях. К примеру, проект компании Valsent в британском зоопарке Paignton Zoo, специализирующийся на выращивании листовых салатов для животных, на 100 кв. м выращивает 500 000 кочанов латука. Чтобы вырастить столько же растений в поле, потребовалось бы в 20 раз больше земли и воды.

Российская компания «Местные корни» (один из инвесторов компании – сеть магазинов «Вкусвилл»), которая занимается созданием сети вертикальных городских ферм, по данным «Ведомостей», за три года в Москве и других крупных городах планирует открыть 10 площадок для выращивания зелени мощностью 1000 т в год. По подсчетам исследовательской компании Grand View Research, к 2025 г. мировой рынок вертикальных ферм достигнет $9,96 млрд.

На сити-фермах, выращивающих преимущественно зелень и салаты, используется технология аэропоники – корни растений находятся в специальной емкости, куда поступает питательный раствор из органических удобрений.

В MIT Media Lab ученые, инженеры и дата-аналитики пошли дальше и экспериментируют уже с программированием поведения растений в проекте Open Agriculture Initiative. Салаты и овощи не подвергаются никакой генетической модификации: исследователи используют компьютерные алгоритмы и машинное обучение, чтобы определить оптимальные условия выращивания овощей.

У каждой брокколи на ферме MIT есть свой IP-адрес, рассказывал в своей лекции TED главный научный сотрудник MIT Media Lab Калеб Харпер. Растения опутаны сенсорами, которые собирают данные о состоянии саженцев и взрослых растений и климате вокруг них. «Когда вы говорите, что вам нравится вкус мексиканской клубники, вы, не задумываясь об этом, говорите о том климате, который сформировал этот вкус, его можно запрограммировать. Это как рецепт: определенная доля CO2 и доля O2. Можно воссоздать характеристики растения, его питательные свойства, размер, цвет и текстуру», – объяснял Харпер.

Обычно для изучения того, как различные условия будут влиять на сельскохозяйственные культуры, требуются годы или десятилетия, для новых экспериментов каждый раз придется ждать вегетационного периода, а в контролируемой киберсельскохозяйственной среде можно провести множество экспериментов за короткий период времени. Сейчас команда OpenAg проводит одно из исследований влияния изменений климата на лесные орехи для производителя конфет Ferrero (потребляет около 25% всех лесных орехов в мире).

OpenAg создает базу, которая учитывает фенотип растений, факторы стрессов, с которыми они сталкиваются, генетику и оцифровывает данные, чтобы понять взаимодействие растений и окружающей среды. Вся информация из экспериментов вводится в алгоритмы машинного обучения, которые оценивают миллионы возможных комбинаций света, ультрафиолета и генерируют наборы условий, которые бы максимизировали вкус.

Кроме того, OpenAg занимается созданием персональных «пищевых компьютеров», небольших домашних вертикальных ферм, в которые можно загрузить «климатические рецепты», которые MIT выкладывает в открытый доступ, и выращивать растения самостоятельно.

Удобные гены

Вообще, «программирование» организмов занимает умы ученых со всего мира. Один из главных и мощных инструментов внутреннего воздействия сегодня – CRISPR (CRISPR/Cas9), который позволяет редактировать геном. В том числе и высших организмов, например человека. Но если применительно к человеку изменение генов вызывает множество этических споров и юридических вопросов, то в сельском хозяйстве биологи уже начали применять его довольно широко.

Технология позволяет не только удалять ненужные гены, но и «вставлять» на их место другие. Так, к примеру, сотрудники Университетов Токусимы и Цукубы смогли отредактировать геном томатов – они инактивировали ген, препятствующий формированию плода без предварительного опыления, поэтому новые растения утратили семена и больше не нуждаются в опылении для размножения.

CRISPR позволяет работать над питательностью, вкусом, устойчивостью к климатическим условиям сельскохозяйственных культур. Поскольку инструмент дает возможность придавать организмам новые свойства, ученые получили возможность, например, удалять аллергены или внедрять устойчивость к грибкам.

Технологическое поле

Внедрение новейших технологий в сельском хозяйстве началось довольно поздно в сравнении с другими отраслями. В результате к 2018 г. проникновение цифровых технологий в этой сфере во всем мире составляло лишь 0,3%, тогда как в финансовом секторе оно составляет 2,5% и более 12% в ритейле, приводят данные эксперты UBS в отчете «Революция в еде».

Но интернет вещей в точном земледелии и животноводстве, повсеместная роботизация, беспилотники – все это массово будет внедряться в технологии сельского хозяйства уже в ближайшие годы.

Уже сегодня американские Ceres, Prospera, Farmer Edge и другие используют технологии на базе искусственного интеллекта для того, чтобы сельхозпроизводители могли принимать эффективные решения – когда стоит сажать, поливать, удобрять и собирать урожай. К примеру, Ceres при помощи камер и датчиков на небольших летающих беспилотниках собирает данные о поливе и удобрениях, делает тепловые и инфракрасные снимки полей под зерновыми культурами и виноградниками, а затем полученная информация и карты анализируются программой.

Машинное зрение помогает улучшать производительность и в животноводстве. В 2018 г. американский продовольственный гигант Cargill купил долю в ирландском стартапе Cainthus. Этот разработчик создал систему, которая с помощью технологии распознавания лиц контролирует здоровье и благополучие крупного рогатого скота, отслеживая температуру, потребление пищи и воды, модели поведения. Затем эти данные используются для прогнозирования вероятных проблем и заболеваний животных, что позволяет в течение суток скорректировать уход, режим кормления и т. д.

На анализе точных данных в уходе за животными строится работа и на молочной ферме агрохолдинга «Степь» (входит в АФК «Система»). При помощи специальных датчиков, установленных на ногах коров, специалисты получают данные о каждом животном: его массе, продуктивности и химическом составе молока. Затем система с программой управления израильского разработчика Afimil анализирует данные и создает руководство по изменению микроклимата, рациона животного и даже обязанностей персонала.

Технология позволяет значительно наращивать средний годовой надой коровы, в 2019 г. он был 13 500 кг, тогда как по всей России этот показатель составляет чуть более 6000 кг, приводил данные российский журнал Forbes.

В мировом сельском хозяйстве также активно проводятся эксперименты с использованием беспилотной полевой техники. Пока, как считают аналитики из UBS, из-за стоимости сенсоров, пробелов в законодательствах разных стран и консервативности фермерских хозяйств действительно коммерчески готовых продуктов не очень много, одним из наиболее перспективных они называют систему умных распылителей гербицидов, совместный проект Bosch и Bayer.

А в России один из крупнейших агрохолдингов – «Русагро» с июля 2019 г. совместно с разработчиком искусственного интеллекта для беспилотных транспортных средств Cognitive Technologies проводит эксперимент с автономными зерноуборочными комбайнами. Пока новой системой управления оборудовано два комбайна, но, если пилот будет успешным, ее установят на весь парк машин агрохолдинга.

Текст: Марк Аверин

Другие выпуски

№55 от 09 октября 2019

Такси: новая мобильность для России

Партнеры проекта:
«РАЭК»
«Общественный совет по развитию такси»
№53 от 02 октября 2019

Устойчивое развитие

Партнеры проекта:
«ЕВРАЗ»
«Металлоинвест»
«Норникель»
«Сибур»
№51 от 03 сентября 2019

Сахалин: вкладывая в развитие

Партнер проекта:
«Сахалин Энерджи»
Показать больше выпусков