Цифровые технологии как инновационный драйвер развития сельского хозяйства

В современных условиях наблюдаемых глобальных вызовов и трендов, таких как достижение устойчивого развития, изменение климатической обстановки и необходимость обеспечения продовольственной безопасности, внедрение цифровых и инновационных технологий в сельском хозяйстве определяет актуальность и значимость данной проблематики. Безусловно, в эпоху цифровизации экономических процессов и углубления интеграционных связей применение инновационных технологий в сельском хозяйстве является стратегически важным направлением экономических исследований [2; 7].

Необходимо констатировать, что сегодня динамика развития аграрной экономики характеризуется активным внедрением цифровых и инновационных технологий, которые обуславливают выработку принципиально новых механизмов развития агропроизводства. Данные процессы открывают новые возможности для повышения эффективности, снижения экологического воздействия сельскохозяйственного производства и оптимизации управленческих решений в аграрном секторе.

В настоящее время цифровизация сельского хозяйства определяет использование целого спектра технологий: от геоинформа-ционных систем и спутникового мониторинга полей до применения робототехники, дронов, автоматизированных систем управления и искусственного интеллекта. Эти инновационные инструменты позволяют осуществлять точное земледелие на основе цифровизации данных о состоянии почвы, влажности, наличии питательных веществ и других ключевых агроклиматических параметров.

Важно подчеркнуть, что современные цифровые технологии, такие как искусственный интеллект, Big-data, блокчейн и интернет вещей открывают новые горизонты для повышения эффективности аграрного производства, минимизации воздействия на окружающую среду и улучшения качества агропродукции. Применение этих инновационных технологий позволяет осуществлять управление имеющимися ресурсами, прогнозировать урожайность культур, оптимизировать логистические цепочки. В то же время трансформация аграрного сектора экономики под влиянием цифровых инноваций связана с проблемными ситуациями, а именно с доступностью и адаптацией цифровых технологий для сельхозтоваропроизводителей, достижением условий кибербезопасности [6; 8].

Сегодня активное внедрение цифровых технологий в сельском хозяйстве способствует успешной реализации стратегии инновационного развития и повышения уровня экономической эффективности агропроизводства. При этом цифровые технологий могут быть представлены одним из ключевых инновационных драйверов функционирования аграрного сектора экономики, который модернизирует традиционные подходы к управлению агропроизводством, определяют достижение национальной и региональной продовольственной безопасности, устойчивого и гармоничного развития сельских территориальных образований и будут способствовать повышению конкурентоспособности российских сельхозтоваропроизводителей [1; 5]. Другими словами, развитие цифровизации является своеобразным катализатором формирования новой модели оптимизации земельных, производственных, трудовых ресурсов сельской местности.

Материал и методы исследования

В методологическом отношении настоящее исследование ориентировано на определении возможностей и преимуществ цифровизации сельского хозяйства, проблем практического использования реальных цифровых и инновационных технологий, активно применяемых сельхозтоваропроизводителями. Проведенное исследование базируется на использовании комплексного подхода, применение которого включает контент-анализ современных научных публикаций и статей, посвященных проблематике внедрения цифровых технологий в аграрном секторе экономике и определение ключевых тенденций, стратегических приоритетов развития цифрой экономике в сельской местности. Использование данного подхода помогает осуществить содержательную оценку влияния и воздействия цифровых технологий на позитивное развитие отечественных агроорганизаций и сельского хозяйства в целом.

Дальнейший этап исследования определял осуществление эмпирического анализа, который включал обработку актуальных информационных данных из баз данных, статистических источников, сборников и материалов различных ведомств и министерств, а также проведение экспертной оценки. Также применение современных методов научных исследований позволило выделить пре- имущества использования цифровых технологий в сельском хозяйстве, а также определить проблемы и перспективы внедрения технологии блокчейн в аграрной сфере.

Результаты исследования и их обсуждение

В контексте глобальных экологических вызовов и достижения продовольственной безопасности, цифровизация сельского хозяйства может рассматриваться как технологическое новшество и объективно необходимое условие при переходе к рациональному использованию природных ресурсов, минимизации отходов в агропроизводстве, а также для обеспечения прозрачности поставок агропродукции на всех этапах жизненного производственного цикла. В долгосрочной перспективе цифровые и инновационные технологии будут способствовать формированию более гибких и адаптивных систем агропромышленного производства, которые могут эффективно реагировать на изменения климата и другие внешние вызовы.

В экономически развитых странах наблюдается активизация процессов внедрения цифровых технологий в агропроизводстве. Нами выделены цифровые технологии, используемые в сельском хозяйстве Австралии, Бразилии, Германии, Китая, Нидерландов, США и Японии (таблица).

Можно согласиться с мнением китайских исследователей, что появление цифровых технологий создало новые потенциальные возможности в области повышения уровня экономической устойчивости сельского хозяйства и развития агропроизводства [10]. В свою очередь, повышение уровня экономической устойчивости сельского хозяйства возможно на основе эффективного использования таких драйверов, как отраслевая трансформация, технологический прогресс и масштабная эксплуатация имеющихся ресурсов. При этом следует отметить явные различия в развитии цифровизации в сельской местности Китая по региональным, технологическим признакам, и наблюдается явная территориальная поляризация по степени внедрения цифровых технологий в аграрной сфере рассматриваемой страны.

Бразильские ученые подчеркивают сложность самого перехода от традиционного к цифровому сельскому хозяйству, и данный процесс зависит от многих взаимосвязанных факторов, барьеров и ограничений [9].

Цифровые технологии, используемые в сельском хозяйстве зарубежных стран

Страна	Цифровые технологии, используемые в сельском хозяйстве
Австралия	-    технологии мониторинга состояния поголовья и процессов оптимизации кормления сельскохозяйственных животных (системы RFID и GPS-ошейники); -    спутниковые технологии, дроны при картографии земель, мониторинге сельхозугодий, пастбищ и посевов сельхозкультур; -    «умные» фермы, сенсорные технологии и технологии Интернета вещей (IoT) при оценке и мониторинге состояния почвы и сельхозкультур, оптимизации работы ирригационных систем и процессов водоснабжения; -    технологии искусственного интеллекта и машинного обучения для планирования и оптимизации агротехнических операций и мероприятий.
Бразилия	-    блокчейн-технологии для управления фермерами цепочками транспортных поставок и обеспечения логистики агропродукции; -    дроны для оптимизации агротехнических операций и мониторинга состояния посевов сельскохозяйственных культур; -    технологии прецизионного земледелия (системы сенсорного и спутникового мониторинга состояния сельхозугодий и сельхозкультур) для управления агротехническими операциями; -    комплексные цифровые платформы (Solinftec, Agrosmart) для эффективного управления фермерами различных процессов агробизнеса.
Германия	-    автономные тракторы и дроны, сельскохозяйственные машины и автономные транспортные средства с системами автоматического управления, используемые при проведении агротехнических операций и мероприятий; -    комплексные цифровые платформы для осуществления анализа и планирования фермерами различных агротехнических работ и мероприятий; -    роботизированные системы с элементами искусственного интеллекта и алгоритмами машинного обучения для автоматизации рутинных агротехнических операций, при посеве и сборе урожая сельхозкультур.
Китай	-    смарт-контракты при осуществлении контроля за сделками между поставщиками, продавцами и покупателями агропродукции; -    сельскохозяйственные дроны (дроны Agras MG-1 компании DJI) при внесении в почву оптимальных доз минеральных удобрений, химикатов и пестицидов; -    блокчейн-технологии (VeChain) и цифровые платформы для эффективного управления логистикой, цепочками транспортных поставок.
Нидерланды	-    высокотехнологичные «умные» и «вертикальные» фермы, интеллектуальные теплицы (тепличные комплексы), которые управляются с использованием и искусственного интеллекта для выращивания различных сельхозкультур; -    сенсорные технологии, методы машинного обучения, искусственного интеллекта при анализе и мониторинге состояния сельхозугодий, а также отдельных параметров, отражающих рост сельхозкультур.
США	-    системы автоматического управления тракторами и комбайнами, технологии оптимального дифференцированного полива сельхозкультур и переменного внесения удобрений (Variable Rate Technology, VRT); -    спутниковые технологии, дроны, технологии прецизионного земледелия (географические информационные системы GIS, глобальные навигационные спутниковые системы GNSS и GPS, геопространственные данные) при анализе и мониторинге земельных ресурсов, посевов сельхозкультур; -    сенсорные технологии, технологии Интернета вещей (IoT) и искусственного интеллекта при проведении агротехнических операций и мероприятий, мониторинге состояния почвы, оптимизации ирригационных систем.
Япония	-    беспилотные летательные аппараты для контроля и мониторинга состояния сельскохозяйственных земель; -    автономные тракторы и роботизированные системы при реализации агротехнических работ, операций и мероприятий, при посеве и сборе урожая сельхозкультур.

Так, например, одними из ключевых барьеров и ограничений цифровизации в аграрной сфере являются: недостаточное развитие инфраструктуры сельской местности и отсутствие необходимых цифровых образовательных компетенций, технологических знаний у фермеров в области цифро- вой экономики. В то же время позитивные факторы, активно влияющие на внедрение цифровых технологий в агропроизводстве, непосредственно связаны с самой готовностью фермеров к инновациям и их умениям рисковать, внедряя «цифру» на своих агропредприятиях.

С научной точки зрения интересным представляются разработки китайских ученых, которые проанализировали 344 статьи из базы данных Web of Science и выделили четыре основных направления (кластера) в области проблематики будущих исследований развития цифровой сельской экономики, а именно: «умное» сельское хозяйство и сохранение биоразнообразия окружающей среды; цифровизация и устойчивое развитие сельского хозяйства; цифровые технологии и управление сельским хозяйством; наличие «цифрового» интеллекта и принятие оптимальных управленческих решений фермерами [11]. В данном концептуальном аспекте стратегическое значение для развития сельского хозяйства имеют грамотное использование «цифровой» информации сельхозтоваропроизводителями, поддержка и стимулирование госорганами управления инноваций в аграрной сфере, осуществление геопространственного анализа развития цифровизации и внедрения цифровых технологий при проведении экологических исследований.

В рамках проведенного исследования нами выделены преимущества использо- вания цифровых технологий в сельском хозяйстве. Данные преимущества применения цифровых технологий более подробно рассматриваются в трех ключевых аспектах, а именно: в рамках технологического потенциала, экономической эффективности и экологической устойчивости (рис. 1).

Следует подчеркнуть, что внедрение инновационных технологий позволит обеспечить рост экономической эффективности за счет оптимизации производственных процессов, улучшения управления ресурсами и повышения качества агропродукции. Применение «цифры» определяет результирующе воздействие в обеспечении экологической устойчивости агропроизводства, при этом способствуют рациональному использованию природных ресурсов и снижению негативного экологического воздействия на окружающую среду [3; 4]. Также можно констатировать, что цифровизация имеет не только позитивное, положительное воздействие на отрасли сельского хозяйства, но и оказывает определенный негативный эффект на сельский рынок труда, доходы населения сельских территорий.

Рис. 1. Преимущества использования цифровых технологий в сельском хозяйстве

Рис. 2. Проблемы и перспективы использования технологии блокчейн в сельском хозяйстве

Рассмотрим более подробно один из наиболее значимых инновационных инструментов цифровой экономики XX века – технологию блокчейна, использование которой наглядно раскрывает потенциал трансформации традиционных подходов и методов менеджмента и управления агропромышленного комплекса. Безусловно, сегодня технология блокчейна в цифровом сельском хозяйстве представляет собой не только технологическую инновацию, но и может рассматриваться в качестве новой парадигмы менеджмента, управления и организации агропроизводства, которая обуславливает применение комплексного (интегрального) подхода.

В концептуальном отношении блокчейн представляет распределенные базы данных, которые хранят массивы информации в формате последовательных блоков, защищенных криптографическими технологиями. Особенность блокчейна заключается в способности обеспечить, прозрачность используемых цифровых данных на основе управления цепочками создания стоимости агропродукции, внедрения «умных» (или смарт) контрактов при обеспечении автоматизации и оптимизации процессов сельскохозяйственного производства.

Следует подчеркнуть, что технология блокчейна формирует уникальные возможности для отслеживания места производства, качества и сертификации агропро-довольственной продукции, оптимизации логистических операций в аграрной сфере. В данном аспекте применение блокчейна, безусловно, повышает уровень доверия потребителей агропродовольственной продукции и способствует укреплению национальной (региональной продовольственной) безопасности.

На наш взгляд, внедрение блокчейна в цифровое сельское хозяйство позволяет расширить возможности автоматизации производственных процессов, значительно снизить транзакционные издержки, минимизировать риски неисполнения обязательств и на данной основе повысить эффективность производства агропродоволь-ственной продукции. Также ключевым направлением современных исследований является разработка практических предложений по обеспечению кибербезопасно- сти и защиты данных в блокчейн-системах с учетом их открытого и децентрализованного характера использования.

Ключевым преимуществом применения блокчейна является создание цифровых платформ для торговли сельскохозяйственной продукцией, повышение возможностей использования цифровых сервисов, механизмов кредитования и страхования для крестьянских (фермерских) хозяйств и субъектов малого агробизнеса. В то же время при всех очевидных преимуществах использования блокчейна в сельском хозяйстве следует выделить основные проблемы и перспективы его использования (рис. 2).

Безусловно, проблемы внедрения блок-чейна непосредственно связаны с наличием необходимых объемов инвестирования в техническую инфраструктуру, госрегули-рованием нормативно-правовым отношений и стандартизацией данных. При этом существует объективная необходимость обучения и подготовки специалистов, которые будут способны эффективно работать с блокчейн-технологиями.

Для эффективной реализации блокчейн-технологий в цифровом сельском хозяйстве объективно необходим системный подход, который должен включать разработку и адаптацию соответствующих технологических и нормативно-правовых решений, существенное инвестирование и обновление цифровой инфраструктуры, а также развитие систем обучения и повышение квалификации специалистов в области цифровизации.

На современном этапе важное значение имеет развитие международного сотрудничества в области применения блокчейна, проведение научных конференций и семинаров, обмен опытом в области цифровизации сельского хозяйства. Адаптация блокчейн технологий в сельском хозяйстве будет способствовать дальнейшему развитию отечественных агроформирований. Повышение цифровой грамотности сотрудников и работников агроформирований является условием эффективного применения блокчейн технологий на всех уровнях сельскохозяйственного производства.

Интеграция блокчейн технологии в цифровое сельское хозяйство непосредственно определяет перспективы достижения устойчивого развития сельского хозяйства. Данные условия должны основываться на повышении уровня эффективности агропроизводства, снижении экологического отрица- тельного воздействия, развитии «зеленой» экономики, а также укрепления национальной и региональной продовольственной безопасности в контексте повышения качества жизни населения сельских территориальных образований.

Выводы

Таким образом, внедрение цифровых и инновационных технологий в сельском хозяйстве открывает новые возможности и перспективы для повышения уровня производительности и устойчивости развития агропромышленного комплекса. При этом для реализации этого стратегического потенциала объективно необходима разработка и внедрение эффективных механизмов государственной поддержки и стимулирования цифровых инноваций в сельском хозяйстве.

Следует учитывать, что практическое внедрение и интеграция цифровых технологий в сельском хозяйстве зависит от готовности общества и отдельных хозяйствующих субъектов к трансформации традиционных подходов ведения сельского хозяйства, а также от готовности действующей системы образования подготовить квалифицированных специалистов, которые могут применять инновационные технологии. В данном ракурсе необходимо выделить роль сотрудничества и взаимодействия между государством, научными институтами, образовательными учреждениями и частным сектором (инвесторами). Это сотрудничество может способствовать не только обмену знаниями и опытом в области цифровых инноваций, но и позволит совершенствовать стандарты оценки эффективности цифровых технологий в сельском хозяйстве, а также при подготовке специалистов, обладающих необходимыми компетенциями в области цифровой экономики.

Можно резюмировать, что переход к цифровому и инновационному сельскому хозяйству обуславливает применение комплексного (системного) подхода, который должен включать мероприятия по технологическому обновлению, внедрению образовательных инициатив и развитию цифровой инфраструктуры и, соответственно, будет способствовать достижению стратегических целей в области продовольственного обеспечения населения, экологического равновесия окружающей среды и социального развития сельских территориальных образований. Данный подход поможет не только подробно исследовать технические, управленческие и функциональные аспекты внедрения цифровых инноваций в аграрном секторе экономики, но и позволит оценить их результирующее воздействие на развитие процессов агропроизводства в наблюдаемых условиях глобализации и изменения климатической обстановки.

Также следует выделить роль и значение технологии блокчейн, который является одним из драйверов цифровой трансформации сельского хозяйства. В долгосрочной перспективе блокчейн может быть представлен как один из ключевых элементов цифровой сельской экосистемы и его активное использование будет способствовать устойчивому развитию аграрной сферы, повышению конкурентоспособности агроформирований и улучшению условий жизни сельских жителей.