Молодой тюменский ученый придумал способ борьбы с "черными лесорубами"

17:00 27 ноября 2014

Версия для печати

Андрей Николаев, три года назад окончивший в Тюмени сельскохозяйственный университет, уже известен в научном сообществе. Он завсектором Сибирской лесной опытной станции и автор смелых, в чем-то революционных способов оценки состояния лесов и чуть ли не тотального электронного контроля за вырубками, за движением заготовленной древесины. Его работа "Таксация лесных насаждений с применением дистанционно пилотируемых летательных аппаратов" признана лучшей на конкурсе Всероссийского НИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства, пишет "Российская газета".

Ущерб государству от незаконных порубок исчисляется десятками миллиардов рублей. Названные прикладные разработки при повсеместном внедрении могут принести годовой экономический эффект минимум в сотни миллионов.

Задачи, которые стояли перед сибирским филиалом федерального НИИ, заставили Андрея "мыслить и учиться по 20 часов в сутки с перерывом на перекусы и занятия спортом". Ибо справиться, например, с созданием механизма учета обращения древесины реально только при интеллектуальном прорыве. Иной способ, бюрократический - набрать штат учетчиков, ничего доброго не сулит. Между тем бюджет станции скудный, приходится экспериментировать, выбирая дешевые варианты. В итоге за три года Николаев превратился в инженера-универсала, совмещая в одном лице функции нескольких специалистов узкого профиля. Окончил дистанционно 17 курсов столичного университета информационных технологий. На отлично освоил программирование. Он же в некотором роде слесарь: в кабинете на видном месте помимо довольно мощных компьютеров и микроскопа - набор специальных инструментов.

Они нужны, к примеру, для починки или изменения отдельных деталей импортного беспилотника - легкого, похожего на игрушку летательного аппарата с четырьмя винтами.

"По заводскому функционалу и вправду почти игрушка, - улыбается Андрей. - Цена соответствующая - без учета стоимости фотокамеры всего 28 тысяч рублей. Сравните: областной автоинспекции беспилотник обошелся в 85 раз дороже. Но мы модернизировали, настроили наш самолетик на выполнение заданий стоимостью в миллионы рублей. На днях в Омутинский район с ним поедем - осмотрим с воздуха сосновый массив в поисках очагов поражения жуком-короедом. Мороз до минус 15 не страшен - мотор, аккумулятор выдюжат".

Андрей взял на себя переделку электронной начинки беспилотника, ее "прошивку", сложное программное обеспечение, в том числе для детализации панорамных снимков с широкоугольного объектива. Все это позволило оперативно "сканировать" с высоты 150-200 метров участки леса для последующего глубокого анализа количественных и качественных характеристик насаждений. На профессиональном языке это называется таксацией. Обычно она подразумевает визуальный осмотр деревьев с заполнением типовых карточек, лабораторную обработку сводных данных. Процесс длительный, трудоемкий, достаточно затратный. Впрочем, и здесь сибирская станция запатентовала метод его ускорения путем замены авторучек планшетами с оригинальным программным продуктом.

"Пока наземное наблюдение оптимально по точности обследования. Аэросъемка не только очень дорога, она дает смазанную картину, разница в результатах доходит до 60 процентов. Расшифровка снимков с нашего беспилотника дает разницу всего в пять процентов. Таков результат прошлогоднего сравнительного эксперимента в Курганской области. Если доверить таксацию специальным низколетающим аппаратам, то удастся за одни и те же ассигнования выполнить в несколько раз больший объем работы", - утверждает молодой ученый.

Разумеется, он не призывает закупать и переделывать подобные радиоуправляемые "игрушки". После успешного испытания модели воздушной фотофиксации пора запускать серийное производство доступных по цене квадракоптеров с необходимым набором функций, включая пилотное задание. Идут переговоры с отечественными производителями.

С беспилотниками ничего особенно удивительного нет - всего лишь расширена зона их применения. Поражает воображение, представляется неосуществимым другой замысел Андрея Николаева - наладить биометрический учет древесины. Проще говоря, отслеживать вырубку деревьев по годичным кольцам. Рисунки срезов, равно как и папиллярные узоры пальцев человека, индивидуальны, неповторимы. Любой ствол, уверяет испытатель, легко отождествить с родным пнем. Для чего надо иметь в электронной базе снимки срезов. Обычная цифровая "мыльница" четко снимает отпечаток одного дерева, мощной многопиксельной камерой можно уместить в кадр штабель древесины.

Фотофиксация, по замыслу изобретателя, должна заменить нынешнюю добровольную сертификацию, которой сопутствует уйма злоупотреблений, фальсификаций документов. Бумаги больше не понадобятся, если законодатель утвердит новые правила игры. Они довольно просты. Заготовитель фотографирует пни на деляне, отправляя изображения на профильный сервер. Во время транспортировки хлыстов на переработку или складирования представители надзорных ведомств, полиции при необходимости также снимают срезы для идентификации фото с хранящимися на базе "файловыми паспортами заготовленных деревьев". В случае отрицательного ответа системы проводится расследование, при подтверждении браконьерства возбуждается уголовное дело.

Под топор в Западной Сибири ежегодно пускают миллионы деревьев. Это что за волшебная база для хранения такого гигантского объема цифровых образов?

"Да, эксабайты информации, объем потрясающий, - соглашается собеседник. - Однако не надо представлять хранилище в виде некоего массивного жесткого диска, база может размещаться на разных серверах, быть "облаком", перемещаться, трансформироваться. Она умеет защищаться, восстанавливаться, она самосовершенствуется в заданном направлении, становится элементом искусственного интеллекта. Я вручную написал программу на 200 гигабайт, она нарастила себя до восьми терабайт. Идентификация по кольцам - не единственная цель. Они дают нам богатый материал о состоянии, структуре дерева, интенсивности его роста в зависимости от климата, состава почв, прочих факторов".

Андрей увлеченно рассказывает, как посредством трехмерного прогнозирования был разработан нешаблонный проект противопожарной защиты олимпийского центра зимних видов спорта. Программный комплекс учел 16 климатических параметров, вплоть до преломления воздуха и глубины проникновения в землю дождевой влаги. Программа виртуально испытала на прочность и эффективность усовершенствованный плуг, помещая его в различные температуры и грунты. Орудие, по замыслу конструкторов, должно обеспечить хорошую всхожесть семян березы. Но пока плуг в чертежах - специализированный завод в Свердловской области под различными предлогами оттягивает изготовление промышленного образца. Это уже отдельная история, по-своему "увлекательная". На станции, которая обслуживает Уральский округ (недавно был еще и Сибирский) силами десятка научно-инженерных сотрудников, вспоминают о былом существовании в НИИ конструкторского бюро и подумывают о формировании такого в Тюмени. Во всяком случае, о воссоздании лабораторий. Одна есть. На подходе вторая.

"Лес не нефть, ресурс возобновляемый, бесспорно прибыльный. А мы не ценим его. По моим ощущениям, основные бюджетные вложения в отрасль идут не на аппарат действия, а на неповоротливый аппарат управления. Он боится новшеств, изменений, ответственности, держится за чиновничьи кресла и оклады", - с горечью говорит Николаев.

"Используемые в лесном хозяйстве технологии - преимущественно 50-60-летней давности. Если наша лесная держава хочет конкурировать на мировом рынке, из прошлого века надо выбираться, не скупиться на исследования, на поощрение даровитых и инициативных", - резюмирует руководитель учреждения, кандидат наук Игорь Харлов.