Эпоха «больших данных»: к расширению практического использования

Большие данные изменяют японское виноделие

Экономика Еда и напитки

В условиях, когда на полках супермаркетов выстроились шеренги недорогих импортных вин, японские вина, изготовленные из выращенного в стране винограда, составляют им достойную конкуренцию. Они привлекают чувством близости, которое вызывают история создания и лицо производителя. Узнав о том, что для повышения качества продукции в местах выращивания винограда используют «большие данные», с наступлением сезона сбора урожая мы отправились на виноградники в префектурах Яманаси и Нагано.

Радикальное сокращение использования химикатов: винодельня Окунота в префектуре Яманаси

«Славный аромат. Подойдёт и для аперитива».

Супружеская пара в возрасте за 70 из Токио, чьё хобби – посещать винодельни, заглянула в зал для гостей Винодельческого хозяйства Окунота (далее винодельня Окунота) в городе Косю префектуры Яманаси. После дегустации они приобрели по две бутылки четырёх сортов вина – всего восемь бутылок. «По одной мы попробуем выдержать. Будет интересно узнать, как изменится вкус».

Первая декада октября. В восточной части котловины Кофу в районе Эридзан-Кацунума лозы покрыты тяжёлыми гроздьями созревшего винограда. Именно здесь, где в эпоху Мэйдзи (1868-1912) произвели первое в истории Японии вино, находится винодельня Окунота, которая бросила вызов задаче задействовать информационно-коммуникативную технологию с использованием объединенных беспроводной сетью датчиков и добилась радикального сокращения количества используемых сельскохозяйственных химикатов.

Разлитая по бутылкам продукция винодельни Окунота на складе в ожидании отгрузки

Визуализация опасностей, угрожающих полям

«Мы начали этим заниматься, ставя целью вовсе не отказ от химикатов, – рассказывает 55-летний президент компании Накамура Масакадзу, – а из желания повысить качество вина. В ходе работ над этой задачей мы и пришли в итоге к таким результатам».

Накамура, который изучал микробиологию в Токийском сельскохозяйственном университете, был убеждён: «Обогащение среды для микроорганизмов в почве позволяет получать качественное вино». С тех пор, как в 1988 году Накамура занялся виноградарством на угодьях собственной компании, он воплощает эту идею на практике, тщательно заботясь об условиях для микроорганизмов в почве: добиваясь за счет плотной высадки вытягивания корней, что позволяет растениям поглощать минералы из более глубокого слоя почвы, отказываясь от внесения удобрений, оставляя корни разнотравья путём беспахотного выращивания.

В 2010 году, поскольку виноградник был предоставлен в аренду в рамках помощи аграрной отрасли представителем фирмы «Фудзицу», от этой компании поступило предложение установить объединённые в сеть датчики погодных условий. Накамура подумал, что автоматический сбор и накопление данных о температуре воздуха, влажности и инсоляции, измерение которых производится каждые десять минут, вероятно, позволит «визуализировать» риски для его угодий.

Датчики были установлены в 2011 году. После этого началась работа по сопоставлению накопленных показателей измерений и того, что происходило в винограднике. В результате удалось выявить важные факты.

Всё для производства вкусного вина

«Прежде виноградник за год 20-25 раз обрабатывали фунгицидом, предназначенным для предохранения от возникновения плесени, которая является болезнью растений. А из анализа накопленных данных выяснилось, что в году случается всего лишь около четырёх дней, когда угроза плесени возникает на самом деле. Стало ясно, что даже в неудачные времена их случается всего лишь около восьми».

Плесень разом выпускает мицелий в условиях продолжительной высокой температуры воздуха при большой влажности. Когда она находится в состоянии спор, опрыскивание антибактериальными средствами не приносит результатов, между тем как пустившая побеги плесень наиболее уязвима. В такие моменты достаточно опрыскивать столь слабым раствором фунгицида, что опрыскиванием можно заниматься, работая в футболке.

Для того, чтобы определять, когда наступает этот момент, разработали систему предупреждения, которая делает прогноз на основе накопленных данных о погодных условиях. Это позволяет заниматься ликвидацией угрозы в оптимальный момент с использованием минимального количества фунгицидов.

Датчик компании «Фудзицу», установленный на угодьях винодельни Окунота. Полученные данные передаются по беспроводной сети. Слева президент компании Накамура

Обильная микроорганизмами среда богата естественными ферментами, что оказывает благотворное влияние и на процесс брожения вина.

«Благодаря изобилию микроорганизмов становится богаче вкус вина, для которого очень важны естественные ферменты. Всё делается для того, чтобы произвести вкусное вино, с этой целью мы и занимаемся созданием условий для увеличения количества микроорганизмов», – говорит Накамура.

Вино определяет почва

Поскольку вино – это напиток, изготовляемый только из фруктового сока, часто говорят, что его «вкус на 80% определяет виноград». Соответственно, виноград важно выращивать на почве, создающей самые благоприятные условия для его созревания.

К примеру, французское вино высочайшего класса «Романе-Конти» известно тем, что оно рождается в Бургундии на элитном винограднике «Гран крю» площадью всего лишь 1,8 гектара. В Бургундии сложный рельеф порождает разницу климатических условий и почвы каждого поля; этим обуславливается и разница в росте и созревании винограда, поэтому угодья тщательно поделены на категории. Слово «терруар», часто употребляемое виноделами, означает факторы среды, влияющие на созревание винограда, такие как климатические особенности, почва и т. п. Можно сказать, что вино воплощает «вкус почвы».

В Японии виноделие, использующее этот «вкус почвы», развивается быстрыми темпами. Усилия производителей, чьё стремление создать вино высокого качества начинается с выращивания винограда, приносят свои плоды, и в настоящее время всё больше японских вин получают призы на международных конкурсах.

Начиная с 2018 года изменяются правила маркировки продукции: выражение «японское вино» можно будет использовать исключительно в отношении вин, для производства которых был использован только виноград, выращенный в Японии. Между тем, уже появились сорта вин, на этикетках которых указывается: «На 100% из винограда префектуры Яманаси». В настоящее время в стране от Хоккайдо до Кюсю насчитывается свыше 250 виноделен, и наряду с повсеместным расширением сельскохозяйственных угодий, используемых для виноградарства, продвигаются исследования сортов, оптимальных для той или иной высоты над уровнем моря, температуры, характера почвы и других особенностей каждой местности.

Выращивание под контролем информационно-коммуникативной технологии: «Винная долина» реки Тикума в Нагано

В районе Тосин в бассейне реки Тикума также приступили к пробному управлению выращиванием винограда с использованием информационно-коммуникативной технологии. В проекте, реализацией которого университет Синсю занимается по поручению Министерства общенациональных дел, местной автономии и связи под названием «Оказание помощи в создании услуг, связанных с интернетом вещей», участвует компания-производитель аппаратуры наблюдения за окружающей средой «Визин» и местные производители винных сортов винограда.

Винодельня Villa d`Est Gardenfarm and Winery в «винной долине» реки Тикума (преф. Нагано, г. Тоги). На солнечных террасах по берегам реки простираются земли, подходящие для виноградарства

Помощь производителям методом анализа трёх видов данных

В районе, расположенном в восточной части «винной долины» большое число новичков создают новые винодельни и приступают к выращиванию винограда винных сортов. Сейчас измерительная аппаратура установлена на 10 виноградниках на территории городов Тоги, Уэда и др. Каждые 10 минут собираются данные о погодных условиях – температуре воздуха, влажности, инсоляции, количестве осадков и т. п.

В свою очередь виноградари выполняют ввод таких данных как стадия роста винограда и сведения о дезинсекции, а созревший виноград они отправляют в университет для анализа состава. В дальнейшем комплексный анализ трёх этих групп данных позволит оказывать помощь производителям винных сортов винограда, прогнозируя оптимальное время сбора урожая, дезинсекции и т. п.

Датчики в винограднике в г. Татэсина, преф. Нагано

«Уже обсуждается вопрос о "географической торговой марке" вин из Синсю для того, чтобы способствовать чёткому определению стандартов качества. Полагаю, что выявление в накопленных данных региональных особенностей поспособствует усилению этой торговой марки», – рассказал Камэяма Наоки, 52-летний исследователь из Центра анализа «винной долины» реки Тикума

Географические торговые марки – это система, предназначенная для защиты региональных торговых марок, таких как «бордоское» или «бургундское», она требует единых стандартов качества. Необходимо определить, какими характерными особенностями обладают вина из Нагано. Нынешнее накопление данных – первый шаг на этом пути.

Камэяма Наоки каждое утро собирает образцы винограда, анализирует и записывает показатели кислотности и щёлочности, содержание сахара

Данные об изменениях химического состава винограда. Их предстоит проанализировать, сопоставив с данными о погоде и характеристиках почв

Делиться опытом через накопленные данные

Если сбором данных о погоде приборы способны заниматься в автоматическом режиме, то регистрировать урожаи необходимо производителям. Для этого сейчас в экспериментальном режиме ведётся разработка простой в использовании системы.

«Они регистрируют для нас смену этапов развития растений – проращивание, появление листьев, цветение и т. д., а также данные о проводимой дезинсекции. Мы стремимся создать интерфейс, который позволит с лёгкостью вводить данные непосредственно на месте, одной рукой, через экран смартфона», – рассказывает Камэяма, который ещё два года назад работал инженером в компании-производителе электротоваров.

«Накопленные данные в конечном итоге послужат инструментом для обучения последующих производителей. Рассмотрение данных других участников позволяет взаимно обмениваться опытом, сделать опыт этих людей частью собственного опыта. Возможно, это послужит для развития всего региона», – считает он.

Отлично вызревший виноград мерло в ожидании сбора урожая (г. Татэсина, преф. Нагано)

E-kakashi и винодельня Адзумино Икэда в Нагано

Сейчас в сфере сельского хозяйства всё более быстрыми темпами развивается процесс создания базиса больших данных сельскохозяйственного назначения – собираются сведения о погоде, почвах, создаются спутниковые карты. Для этого используется всевозможная техника – от дронов до космических спутников. Процесс разворачивается на фоне необходимости соответствовать таким изменениям условий как сокращение числа преемников, старение, климатические изменения глобального масштаба и т. д.

Рецепты выращивания, вобравшие опыт наиболее умелых фермеров

Компания PS Solutions, которая входит в группу предприятий SoftBank, в 2015 году разработала снабжённый искусственным интеллектом компактный сельскохозяйственный датчик под названием e-kakashi. Это устройство изящного и простого дизайна, несложное в установке, уже используется примерно в 300 местах на заливных рисовых чеках и полях, где выращивают помидоры. Особенность этих приборов состоит в том, что они не только собирают данные о температуре воздуха и почвы, уровне инсоляции и сумме температур, но и поясняют смысл этих данных, сообщая, например, рисоводу о том, что «сумма температур достигла 1 000 градусов, пора собирать урожай».

e-kakashi на международной выставке сельского хозяйства следующего поколения. Демонстрируется новая модель, оснащённая искусственным интеллектом и системой дистанционного управления, позволяющей соединять устройство с вентиляционными окнами теплиц или затворами, регулирующими подачу воды на рисовые чеки. Октябрь 2017 года, выставочный комплекс «Макухари мэссэ»

Центральный (слева) и периферийный (справа) модули е-kakashi

Инициатор разработки, 54-летний Ямагути Норио из PS Solutions, рассказал: «Самое большое преимущество e-kakashi состоит в том, что, проанализировав данные о климате и почве, он может предложить решения, основанные на опыте наиболее искусных фермеров».

Самый современный вызов – выявление различий

С июня нынешнего года e-kakashi внедрили на винодельне Адзумино-Икэда компании «Саппоро биру» в городке Икэда префектуры Нагано. Ответственный за внедрение в компании PS Solutions профессор Тогами Такаси, начальник отдела исследований и разработок «зелёных» инноваций – специалист, который занимался в аспирантуре Университета Миэ исследованиями на стыке ботаники и информационных технологий.

«На территории этого виноградника есть места, где можно вырастить удивительно хороший виноград, в то время как на других участках он получается самый заурядный. Можно предположить в качестве гипотезы, что, поскольку на разных участках по-разному прогревается почва и различается активность корневой системы, в конечном счёте это сказывается на качестве урожая. Поскольку e-kakashi позволяет получать данные о том, как «чувствует» себя каждое растение, установив сенсоры в разных местах, мы стремимся объяснить, почему возникают различия. Это самый современный вызов, на который можно ответить лишь благодаря наличию опытных виноградарей, способных с одного взгляда определить состояние винограда», – рассказал профессор Тогами.

Расположенная на территории городка Икэда «винная долина» Японских Альп – старейшее место выращивания винограда в Нагано. Утверждают, что продолжительная суточная освещённость, большая разница дневных и ночных температур, а также хорошая увлажнённость почвы делают это место наиболее подходящим для выращивания винограда. Позволит ли e-kakashi дать научное объяснение местному терруару на основе анализа данных? Это очень интересный эксперимент.

Большие данные как способ связи поколений

Во второй половине двадцатого века французский винодел Анри Жайе, которого называли «человеком с руками бога», ревностно придерживавшийся натурального процесса производства вина, забил тревогу по поводу воздействия на виноделие научно-технического прогресса и формирования общества массового потребления. С другой стороны, технологическая революция, которая происходит в наши дни на виноградниках Японии, ориентирована на производство вина более натуральным способом.

Сильное впечатление производят слова 28-летней Китадзавы Мики, сотрудницы Центра анализа «винной долины» реки Тикума, которая неустанно занимается анализом состава поступающего винограда: «Если мы сможем делиться собранным в форме данных опытом работы каждого отдельного человека, это даст нам шанс взаимно расширить в несколько раз свои собственные познания. И если что-то непонятно в нынешнем поколении, возможно, загадка будет раскрыта в следующем. Сейчас мы находимся в отправной точке этого пути».

Хочется надеяться, что огромный массив данных о производстве, накопленных более чем за одно поколение, приведёт к появлению японского вина, которое своей прелестью превзойдет самые смелые мечты.

Сбор материалов и текст: Окамото Наруми

Фотографии: Окамото Мари (Винодельня Окунота), Миура Кэндзи («винная долина» реки Тикума), Окамото Наруми («Макухари месссе», e-kakashi)

Фотография к заголовку: Компактный сельскохозяйственный датчик e-kakashi, установленный в винограднике Адзумино-Икэда компании «Саппоро биру» (фотография предоставлена компанией PS Solutions)

(Статья на японском языке опубликована 1 декабря 2017 г.)

Интернет сельское хозяйство вино Менеджмент большие данные