Компания «Логарифм» входит в топ-20 из 150 фирм-франчайзи города Краснодара, занимается разработкой и внедрением программ на базе «1С», а также разработкой и внедрением нейросетевых технологий. Основатель и директор компании «Логарифм» – к.ф.-м.н. Марковский Алексей Николаевич.

Основное место работы – Кубанский государственный университет, факультет математики и компьютерных наук, доцент кафедры математических и компьютерных методов. Специалист по вычислительным методам математической физики, методам обработки цифровых изображений и математическому моделированию.

В 2022 году компания «Логарифм» вступила в Союз Садоводов Кубани и, проникшись проблемами отрасли, в 2023 году приступила к разработке информационной системы «Цифровой сад» на основе нейросетевых технологий. Для реализации проекта были привлечены коллеги – специалисты по нейросетям из КубГУ, а также ведущие эксперты по фитосанитарному мониторингу агроэкосистем из ФНЦ БЗР. Проект развивался, и существенной поддержкой стала кооперация с ФНАЦ ВИМ, у которого имеется большой задел по агротехнологиям в садоводстве. В конце 2023 года компания Логарифм выкупила у ФНЦ БЗР исключительные права на ловушки и договорилась о совместной доработке этих устройств с использованием искусственного интеллекта. В результате нашей совместной работы, на основе нейросетевых технологий были разработаны инновационные решения и услуги для сада, часть которых представлена на этом сайте.

Как известно, в последние годы отрасль садоводства интенсивно развивается в нашей стране, в первую очередь благодаря самоотверженному труду садоводов, а также благодаря государственной поддержке. Но, несмотря на положительную динамику, все же есть проблемы, которые ждут своего разрешения. Перечислим здесь некоторые из них:

В комплект инновационного комплекса «Оперативный мониторинг и прогноз лёта спор» входит:

После приобретения комплекта, заключается договор на услуги по обработке микробиологических фотографий с помощью нейросети. Для углубленной интерпретации полученных данных и рекомендации по проведению защитных мероприятий с учетом результатов мониторинга, можно заключить дополнительный договор на консультационные услуги, где экспертами выступают сотрудники ФНЦ БЗР.

В зависимости от географии сада, наличия около него водоемов, лесополос и других зон с повышенным запасом вредных объектов определяется оптимальное расположение флюгерных споро-ловушек, как правило, это небольшое количество – 1-4 ловушки на сад. Конструкция флюгерной споро-ловушки очень проста, в неё вставляется стекло, смазанное гелем, который позволяет эффективно удерживать попавшие на него споры возбудителей вредных болезней. Периодичность смены стекла зависит от точности, с которой требуется выполнять мониторинг. Для системного мониторинга, позволяющего строить точный прогноз лёта, стекло необходимо меняеть раз в сутки. Для контроля общего фона заспоренности достаточно менять стекло один раз в 5-7 дней. Стекло может менять любой сотрудник, он забирает стекло с материалом и ставит новое.

Собранные стёкла с материалом укладываются на сканер с микроскопом. Сканер подключен к компьютеру, на котором установлена программа «Мони-Скан» и имеется выход в интернет. Стекло автоматически сканируется, программа «Мони-Скан» передает данные на сервер для обработки нейросетью и получает результаты обработки: наличие спор и их количество, а также предупреждение о превышении экономического порога вредоносности. Возможна автоматическая рассылка данных мониторинга на мобильный телефон агронома.

Споровые флюгерные ловушки разрабатывались и совершенствовались в ФНЦ БЗР в лаборатории фитосанитарного мониторинга агроэкосистем более 30 лет. За это время был накоплен огромный материал по спорам разных возбудителей вредных болезней в различных агроэкосистемах. Споровые флюгерные ловушки зарекомендовали себя как эффективное средство мониторинга лёта спор. Основной проблемой применения этих устройств являлась необходимость идентификации отловленных спор вручную квалифицированным микробиологом, что трудоемко и проблематично при использовании в промышленных масштабах. Для решения этой проблемы было разработано устройство автоматического сканирования отловленного материала и обучена нейросеть для обработки микробиологической фотографии этого материала.
Испытания флюгерной споро-ловушки по отлову спор парши (Fusicladium dendriticum (Wallr.) Fuck.)

на многолетних семечковых культурах проводились в Крыму, г. Севастополь, с. Дальнее, ФГБУН «НБС-ННЦ», лаб. «Предгорного садоводства», Ягодинская Л.П., Митрофанова О.В. Исследования показали следующие результаты.

Подробные результаты исследований могут быть предоставлены по запросу.

Данный вид ловушки предназначен для массового отлова насекомых, гарантийный срок службы 5 лет.

Данный вид ловушки предназначен для автоматического выявления всех имеющихся в саду видов насекомых и их количества, гарантийный срок службы 3 года. После приобретения цифровой ловушки, заключается договор на услуги по обработке микробиологических фотографий с помощью нейросети. Для углубленной интерпретации полученных данных и рекомендации по проведению защитных мероприятий с учетом результатов мониторинга можно заключить дополнительный договор на консультационные услуги, где экспертами выступают сотрудники ФНЦ БЗР.

Стационарная автономная свето-ловушка «Инс-сос» для массового отлова насекомых. В зависимости от географии сада, наличия около него водоемов, лесополос и других зон с повышенным запасом вредных объектов определяется оптимальное расположение стационарных автономных свето-ловушек, как правило, 4 ловушки на 1 гектар сада (для эффективного массового отлова представителей семейства Tortricidae). Стационарные автономные ловушки днем не работают, но накапливают энергию от солнечных батарей. Ночью включается световая лампа, светящая в ультрафиолетовом диапазоне на особой частоте, привлекающей насекомых.

Насекомые летят на свет и, сталкиваясь с конструктивными элементами ловушки, попадают в насекомоприемник – мешок для отлова, в котором вскоре погибают.

Так, рабочая ловушка способна привлечь и отловить таких вредителей, как яблонная плодожорка, восточная плодожорка, сливовая плодожорка в радиусе 30 метров, существенно сокращая запас вредных объектов в саду самым экологичным способом. Ловушка работает автономно от солнечной батареи и специального ухода и обслуживания не требует, при очень интенсивном лёте необходим (раз в месяц) визуальный осмотр заполненности насекомоприемника и, при необходимости, его чистка.
Стационарная цифровая свето-ловушка «Инс-спектр». Назначение этого устройства – идентификация вредных насекомых в саду, ловушка привлекает к себе насекомых также посредством ультрафиолета, насекомые попадают в специальную технологическую камеру,

в которой происходит фото-видео фиксация, затем камера очищается. Далее данные по GSM-модулю передаются на сервер и происходит распознавание всех вредных видов насекомых, а также подсчитывается их количество. Обработанные данные – спектр инсектоса (от испанского insectos, что значит насекомые) – все выявленные виды и их количество – отправляются на мобильный телефон. При превышении экономического порога вредоносности того или иного вида насекомых отправляется соответствующее предупреждение.
Периодичность получения данных – стандартно раз в сутки, можно установить более продолжительный период. Для мониторинга и контроля в саду всего спектра инсектоса достаточно 1 – 4 цифровой свето-ловушки «Инс-спектр». Цифровая ловушка «Инс-спектр» также работает на отлов насекомых, поскольку все привлеченные насекомые после фото-видео фиксации перемещаются в насекомоприемник.

Световые ловушки представленной конструкции в ФНЦ БЗР разрабатываются с 2012 года. На сегодня они представляют собой универсальное средство мониторинга и массового отлова широкого спектра фитофагов. Испытания проводились на различных культурах:

и показали высокую эффективность в сравнении со стандартными средствами мониторинга (феромонные ловушки, энтомологический сачок, наземные ловушки, клеевые цвето-ловушки). Возможно применение световых ловушек как для борьбы с вредными объектами, так и для оценки биоразнообразия экосистем.

Так, в результате испытаний отмечена более высокая эффективность привлечения фитофагов в сравнении с феромонной ловушкой в отношении ряда видов. Важным отличием является привлечение как самцов, так и самок насекомых, в том числе фертильных. Так, при численности хлопковой совки 150 экземпляров в неделю в полости насекомоприемника насчитывали около 1000 яицекладок совок.

Максимальные отловы таких вредителей, как хлопковая совка за период исследований 2019 – 2023 гг. достигали 272 и более экз. в сутки, лугового мотылька до 1200 экз. в неделю.

Так, например, эффективность массового отлова комплекса фитофагов сои на площади 12 Га по повреждению бобов на момент уборки достигала 86% без проведения дополнительных защитных мероприятий.
Все полученные результаты исследований апробированы, доложены на профильных конференциях и опубликованы в ведущих научных журналах. Подробные результаты исследований могут быть предоставлены по запросу.

Стационарная цифровая свето-ловушка «Инс-спектр». На данный момент нейросеть распознает основные виды представителей семейства Tortricidae.

При накоплении данных в течение сезона, нейросеть будет продолжать дообучаться на распознавание других видов насекомых.

В зависимости от особенностей исследуемого сада, определяется технологическая платформа, на которой будет производиться видеосъемка. Возможны варианты: 1) на основе самоуправляемой по Глонасс-треку технологической платформы с электрической тягой, 2) на основе электро-квадроцикла, непосредственно управляемого водителем и 3) на основе трактора, используемого, например, для опрыскивания сада.
На выбранную платформу устанавливается оборудование для видео съемки. Далее, производится порядовая съемка сада. На основе полученного видеопотока для сада с помощью нейросети могут быть сделаны:

В результате обработки нейросетью выдается отчет – «цифровая карта сада», на которой в графической и цифровой форме отражены итоги обследования сада.

Технологическая платформа. Технологическая самоуправляемая платформа на электрической тяге, была разработана Федеральным Научный Агроинженерным Центром ВИМ г. Москва vim.ru

Имеются разные самоуправляемые технологические платформы, например, с малым и большим клиренсом, облегченные и усиленные. Имеется возможность изготовления технологической платформы с заданными параметрами для эксплуатации в садах, например, с глубокой колеёй или существенными неровностями в междурядьях. ФНАЦ ВИМ располагает серьезной технической базой для изготовления подобного рода конструкций и имеет огромный опыт в разработке новых образцов специальной агротехники.


Нейросетевые технологии. Часть рабочих нейросетей разработана в лаборатории «Интеллектуальных цифровых систем мониторинга, диагностики и управления процессами в сельскохозяйственном производстве» ВИМ, г. Москва, и апробирована в садах Федерально Научного Центра им. Мичурина. Получены хорошие результаты, показывающие достаточную эффективность нейросетевых технологий для задач мониторинга сада. Другая часть нейросетей разработана совместно со специалистами из Кубанского государственного университета и апробирована в садах города Абинска.
Ниже на рисунках представлены результаты распознавания плодов яблони и классификация поражений болезнями: гниль плодовая, парша, мучнистая роса, механические повреждения.

Ниже представлены рисунки распознавание цветков яблони, классификация фаз развития.

Классификация поражений болезнями листьев яблони, виды поражений: парша, мучниста роса, ржавчина, пятнистость

На изображении ниже результат работы нейросети по распознаванию плодов для подсчета урожая. Проводилась ночная съемка для минимизации влияния непостоянства дневного освещения (солнце – тучи) и чтобы сделать фон стабильным для повышения качества работы нейросети.

Возможности нейросетевых технологий. На данный момент нейросеть распознает фазу цветения, по внешним признакам основные виды болезни яблони и некоторые виды болезней плодов. Следует отметить, что для каждого конкретного сада для повышения качества работы нейросети требуется ее калибровка – адаптация, подстройка и до-обучение под конкретный вид контекста – фон, форма кроны, форма листьев, морфология деревьев и т.д., то есть все то, к чему восприимчива нейросеть и то, что может повлиять на точность идентификации. При накоплении данных в течение сезона нейросеть будет продолжать дообучаться на распознавание других видов вредных объектов.

Для расширенного анализа и интерпретации данных от свето- и споро-ловушек предусмотрены дополнительные платные консультации от экспертов ФНЦ БЗР. Рекомендации по подбору препаратов (баковых смесей) для проведения обработок, сроков проведения защитных мероприятий, снижения затрат на проведение защитных мероприятий, использование дополнительных методов проведения фитосанитарного мониторинга.

Имея данные по температурам, влажности (комплекс абиотических факторов среды) в конкретном месте и литературные данные по суммам эффективных температур для конкретного вида вредителя, важно обеспечить прогноз сроков появления тех или иных вредителей для грамотного построения системы защитных мероприятий; прогнозировать такие хозяйственно важные моменты как начало массового лета, начало массовой яйцекладки, начало отрождения гусениц вредителей. Также, на основе данных о лёте спор по данным споро-ловушек и комплекса абиотических факторов, возможно прогнозировать моменты высокой вероятности внедрения спор фитопатогенов в растение-хозяина и проводить своевременные, обоснованные профилактические обработки более дешевыми и экологически безопасными фунгицидами.