В Сколтехе определили факторы повышения урожайности с помощью суперкомпьютера — Naked Science
07.08.2020
Сколтех
1

В Сколтехе определили факторы повышения урожайности с помощью суперкомпьютера

4.5

Не за горами то время, когда сельское хозяйство будет строиться на использовании технологий искусственного интеллекта, которые уже сегодня активно применяются для решения различных задач сельскохозяйственной отрасли. Исследователи Сколтеха провели высокоточный анализ чувствительности и определили важнейшие факторы, влияющие на урожайность различных сельскохозяйственных культур в Черноземье, используя для этой цели суперкомпьютер «Жорес».

В Сколтехе определили факторы повышения урожайности с помощью суперкомпьютера / ©novosti-saratova.ru

Результаты исследования опубликованы в трудах International Conference on Computational Science 2020. Для прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур во всем мире используют цифровые модели формирования урожая, которые описывают процессы, происходящие в почве, климатические условия и свойства сельскохозяйственных культур.

Для калибровки моделей и повышения качества прогнозирования используются различные исходные данные, включая информацию о параметрах окружающей среды и особенностях управления в сельском хозяйстве. При этом в некоторых странах пользователи таких моделей не имеют свободного доступа к агрохимическим данным, что существенно увеличивает стоимость и трудоемкость калибровки.

Группа исследователей Сколтеха под руководством профессора Ивана Оселедца и старшего преподавателя Марии Пукальчик воспользовалась одной из популярных общедоступных моделей MONICA и нашла способ выделения наиболее важных факторов, влияющих на урожайность, на основе исторических данных и результатов моделирования технологических процессов. Кроме того, благодаря использованию флагманского суперкомпьютера Сколтеха «Жорес», ученым удалось повысить эффективность вычислений и проводить не один вычислительный эксперимент в день, а до полумиллиона экспериментов в час.

Тепловая карта влияния ключевых параметров почвы на урожайность / ©Pavel Odinev / Пресс-служба Сколтеха

Такой гигантский объем вычислений необходим для того, чтобы провести качественный анализ чувствительности, позволяющий определить степень влияния отдельных изменений в исходных данных (например, параметрах почв или удобрений) на урожайность сельскохозяйственных культур.

Для моделирования ученые использовали реальные данные, полученные в ходе экспериментальных наблюдений за сезонным севооборотом сахарной свеклы (Beta vulgaris subsp. vulgaris), ярового ячменя (Hordeum vulgare) и сои (Glycine max) в Черноземье в период с 2011 по 2017 год. Отобрав шесть основных параметров почвы, исследователи провели анализ чувствительности по Соболю (Илья Соболь − российский математик, впервые предложивший этот метод в 2001 году).

«В нашей стране получение информации о почвах – крайне сложная проблема. К сожалению, данные о свойствах почв и урожайности не публикуются. Но мы нашли выход из ситуации, настроив суперкомпьютер «Жорес» для решения этой проблемы.

Теперь мы можем моделировать все возможные варианты и определять наиболее важные параметры урожайности, не выполняя при этом трудоемких и дорогостоящих операций. Мы надеемся, что наши достижения будут способствовать дальнейшему внедрению цифровых технологий в российском земледелии», − отметила Мария Пукальчик.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 20:38
Илья Ведмеденко

Российские судостроители спустили на воду головное скоростное пассажирское судно на подводных крыльях «Метеор 120Р». Предполагается, что оно ни в чем не уступает зарубежным аналогам.

6 часов назад
Сергей Васильев

Ученые показали, что лунная магнитосфера просуществовала лишь около 500 миллионов лет, а более поздние магнитные породы, которые обнаруживают на спутнике, появились без ее участия в плазме метеоритных ударов.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Интересно
Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: