Author: Асланукова Радима
г. Нальчик, Республика Кабардино-Балкария, научная работа,
I место в номинации «Агрокомплекс и сельское развитие»
По оценкам численность населения Земли достигла 7,6 миллиарда человек. Если динамика роста не претерпит каких-либо изменений, то рубеж в 8 миллиардов жителей будет преодолён уже в 2024 году, а ученые из ООН утверждают, что к 2100 году население планеты составит уже 11 миллиардов человек.
Встает вопрос: Как прокормить такое количество людей? Ведь практически весь запас пахотных угодий на сегодня человечество практически исчерпало. Где искать выход из ситуации, пока она не стала критической?
Попытки прогнозировать будущее — дело неблагодарное и немного наивное. Насколько далекими от реальности оказались прогнозы людей середины 20-го века на нашу с вами современность. Тем не менее, анализируя некоторые актуальные проблемы человечества, можно попытаться сделать вывод о технологиях, которые с большой долей вероятности могут предопределить облик будущего.
Продолжительность жизни не слишком сильно вырастет к 2100 году. Люди все так же будут стареть, а столетний юбилей по-прежнему будет солидной датой, до которой могут дожить лишь единицы. Между тем, даже становясь старше люди будут оставаться более здоровыми и активными. Такое развитие событий попросту неизбежно, учитывая постоянное старение человечества.
Также стоит ожидать популяризации технологий генной терапии и биохакинга, которые позволят избавиться от многих проблем со здоровьем еще на стадии формирования зародыша.
Плавучие города. Особенно актуальной данная технология может оказаться в случае полуапокалиптического сценария, где людям не удается остановить глобальное потепление. К концу 21 столетия таяние полярных льдов приводит к повсеместному затоплению прибрежных районов и изменению береговых линий. В воде окажутся многие крупные города, включая многомиллионные мегаполисы.
Впрочем, не все могут захотеть съезжать с насиженных мест. Тем, кто решит остаться, придется учиться жить на воде. Плавучие города будущего смогут перемещаться, разъединяться и соединяться в различных конфигурациях. Технологиями, которые определят облик будущего, станут графен и 4D-печать (печать трехмерных объектов, меняющих форму).
Современная технология опреснения далека от идеала. Еще одна актуальная проблема человечества заключается в нехватке пресной воды. Потребление воды постоянно растет, но и засуха увеличивается. Потенциально, в будущем это может привести к серьезным локальным конфликтам за пресную воду.
Впрочем, этого можно избежать. Океан — бесконечный источник воды, вот только она непригодна ни для питья, ни для сельского хозяйства. Человечеству необходимо изобрести способ опреснения морской воды.
Эффективность использования воды в сельском хозяйстве и производстве продуктов питания, будь то для традиционной сельской ирригации, засушливых регионов или городских ферм, представляет собой ключевой показатель перед лицом глобального роста населения и изменения климата.
Вместе взятые, дефицит пресноводных ресурсов и тот факт, что 71 процент поверхности Земли, тем не менее, покрыты водой, поэтому являются веским аргументом в пользу опреснения воды. Исторически камнем преткновения был его энергозатратный характер и непомерно высокие эксплуатационные расходы по сравнению с рентабельностью сельскохозяйственной продукции.
Инновационное решение, опирается на один из немногих возобновляемых ресурсов в еще большем количестве, чем морская вода — солнечный свет. Солнечная энергия используется для выработки энергии для опреснения воды для снабжения гидропонных теплиц.
Конечно, опреснительные установки существуют уже сейчас, вот только удаление солей и минеральных добавок — очень энергозатратный процесс. Технология, которая позволяла бы дешево опреснять воду в промышленных масштабах, станет настоящим прорывом. С ней человечество может буквально озеленять пустыни.
Потенциально, помочь с этим может графен. Графеновая нанорешетка способна пропускать воду, задерживая на себе соль и минералы. По сути, это простой механический фильтр, куда вы заливаете морскую воду, а получаете — пресную. Так что дело за массовым и дешевым производством графена. Над этой задачей сейчас работают ученые из всех уголков земли, так что технологическое решение будет найдено к 2100 году.
В 22 веке одним из основных источников энергии станет ядерный синтез. В 2100 году он будет производить, как минимум, 20%-40% энергии, потребляемой человечеством.
Искусственный интеллект станет важной частью технологии ядерного синтеза. Уже сегодня он используется для разработки важных научных моделей в физике плазмы. Ученые могут создавать безопасные модульные реакторы ядерного синтеза, где каждый модуль будет способен обеспечивать энергией небольшой город. Это навсегда изменит энергетику и обеспечит человечество дешевой и по-настоящему экологически чистой энергией.
К тому времени дефицит продовольствия станет основной глобальной проблемой, которая окажет огромное влияние на наше потребление.
Во-первых, изменение климата является реальным, и мы находимся на пути к тому, чтобы к 2100 году наш климат станет теплее (или, возможно, раньше).
При каждом повышении климата на один градус общее количество испарения возрастет примерно на 15 процентов. Это окажет негативное влияние на количество осадков в большинстве сельскохозяйственных регионов, а также на уровень воды в реках и пресноводных водоемах по всему миру.
Дело в том, что по мере того, как мир становится теплее, наша способность производить продукты будет подвергаться серьезной угрозе. Повышение температуры на один или два градуса не повредит слишком сильно, мы просто перенесем производство продуктов питания в страны в более высоких широтах, такие как Канада и Россия. Увеличение на два-четыре градуса по Цельсию приведет к потере урожая продовольствия на уровне порядка 20-30 процентов в Африке и Латинской Америке и в Индии.
Что ж, современное сельское хозяйство имеет тенденцию полагаться на то, что для выращивания в промышленных масштабах используется относительно немного сортов растений — одомашненные культуры производятся либо в течение тысяч лет ручного разведения, либо в течение десятков лет генетических манипуляций. Проблема заключается в том, что большинство культур могут расти только в определенных климатических условиях. Вот почему изменение климата является настолько опасным: оно вытеснит многие из этих домашних культур за пределы их предпочитаемой среды выращивания, повышая риск массовых неурожаев во всем мире.
Изменения климата повлияет на некоторые страны. В частности, Канада, Россия и некоторые скандинавские страны действительно выиграют от изменения климата, так как их некогда замороженные тундры оттаивают, освобождая огромные регионы для сельского хозяйства.
Это будет одна из немногих областей суши, которые фактически увеличат объем сельскохозяйственного производства именно тогда, когда окружающие его соседи в Европе, Африке, на Ближнем Востоке и в Азии страдают от нехватки продовольствия, вызванного изменением климата. А после того, как мир полностью перейдет на электромобили, что приведет к сокращению нефтяных доходов страны, Россия будет отчаянно пытаться использовать любые новые доходы, имеющиеся в ее распоряжении. При правильном исполнении это может быть шансом России раз в столетие вернуть себе статус мировой сверхдержавы, поскольку, хотя мы можем жить без нефти, мы не можем жить без еды.
Но так же, как изменение климата будет играть доминирующую роль в будущем продовольствия, также будет и другая не менее важная тенденция: растущее население планеты.
К 2100 году половина земель, необходимых для выращивания, например, двух наиболее доминирующих сортов кофе — арабики (coffea arabica) и робусты (coffea canephora) – больше не будет пригодна для выращивания. Для любителей кофе, вообразите свой мир без кофе или кофе, который стоит в пять раз дороже, чем сейчас.
К 2100 году основные винодельческие регионы больше не будут иметь возможность поддерживать виноградарство (культивирование лоз). Фактически, мы можем ожидать потери от 25 до 75 процентов нынешних винодельческих земель.
Вот инновационные методы ведения сельского хозяйства и технологий, которые изменят мир.
Повсеместное использование беспилотных летательных аппаратов от поддержки, сохранения до медицинских поставок, а также помощи фермерам. Они позволяют фермерам применять точные стратегии внесения удобрений с помощью точного программного обеспечения для планирования полета с оценкой условий посева, что позволяет снизить зависимость от удобрений и повысить урожайность.
Городское сельское хозяйство, умный дизайн и вертикальные фермы.
Большое преимущество, которое дает городское сельское хозяйство, — это инновационное переосмысление и использование пространства. Городские фермы будут такими же скромными, как ваш традиционный открытый сад. С другой стороны, они могут быть такими же сложными и футуристическими, как и хорошо отрегулированные, автономные, контролируемые окружающей средой капсулы, которые расположены друг над другом.
Бывшие помещения на заводах используются для выращивания зелени и овощей. Эта зелень без промывки и без почвы культивируется с помощью гидропоники и выращивается более чем в два раза быстрее, чем при обычном полевом производстве, благодаря специализированному светодиодному освещению для оптимизации фотосинтеза.
Дроны и пчелы. Изменение климата — это огромная проблема для людей, которая, возможно, еще не до конца осознана — но не секрет, что мы находимся на деструктивном пути.
Если изменение климата продолжит ухудшаться, нехватка продовольствия может привести к росту цен даже в более развитых странах, таких как США, что приведет к кризису общественного здравоохранения в виде нехватки продовольствия в мире и волн голода.
Одна из проблем, с которой, похоже, все знакомы, — это проблема исчезновения пчел. Это может означать катастрофу, поскольку пчелы играют важную роль как опылители, помогающие поддерживать сельскохозяйственное производство.
Беспилотники в будущем используются в экспериментах, чтобы дополнить усилия по опылению, которые традиционно выполняли пчелы.
Помимо опыления, в сельском хозяйстве существует множество способов использования беспилотников, в том числе аэрофотосъемка беспилотников для быстрого просмотра полей, автоматического сбора урожая и даже в качестве беспилотных летательных аппаратов в будущем. Это будет еще более усугубляться дальнейшим ростом автоматизации.
Искусственный интеллект и автоматизация
Когда мы думаем о будущем вождения, мы обычно думаем об автомобилях на дороге и пассажирах, которым не нужно держать руки на руле. Машины без водителя на ферме, функциональные технологии тракторов без водителя в виде программного обеспечения.
Программное приложение полностью автоматизирует зерноуборочный трактор, который предоставляет фермерам столь необходимую помощь в течение сложного сезона сбора урожая. Инновационные технологии позволят фермерам автоматизировать свое существующее оборудование и максимизировать его эффективность и производительность — независимо от производителя.
Эти автоматизированные транспортные средства присоединятся к всемирному Интернету вещей (IoT).
Конечно, автоматизированные транспортные средства являются лишь одним из аспектов машинного обучения и инноваций в сфере Интернета вещей в сельском хозяйстве.
Новые системы искусственного интеллекта, которые использует комбинацию компьютерного зрения, распознавания голоса и датчиков температуры для отслеживания местонахождения, здоровья и состояния животных.
Другие варианты использования включают в себя заблаговременное выявление болезней в сельскохозяйственных культурах с использованием многих из тех же методов.
Генетическое редактирование. Ученые недавно начали использовать точные генетические «операции», так сказать, позволяя им нацеливаться и изменять геном организма, вырезая или заменяя определенные части генетической последовательности цепи ДНК. Через генетическое редактирование снижается уровень холестерина у обезьян и может быть использовано для уничтожения различных вирусов у людей.
Изменяется микробиом коровы, чтобы получить больше мяса с меньшим количеством корма, что может сделать мясную промышленность более эффективной и прибыльной.
Ученые также начали создавать сельскохозяйственные культуры, которые требуют меньше воды, не подвержены болезням, более устойчивы к погодным условиям и дают большую урожайность.
Вместе с тем популярными профессиями к 2100 году будут:
- Генный программист
- Инженер-диетолог
- Биоинженер
- Регулятор погоды
- Специалисты по охране природы
- Юрист по этике — для увеличения памяти, генетического программирования и т. д.
- Программист-робототехник
Выводы. Это всего лишь пара способов, которыми инновационные методы ведения сельского хозяйства меняют наше будущее и делают мир более пригодным для жизни. Без этих нововведений стоит отметить, что влияние изменения климата на рост сельскохозяйственных культур и угрозу перенаселения могут уничтожить человеческую расу. Инновации в сельском хозяйстве не просто интересны — они необходимы для выживания человечества!
Список использованных источников