Синерготрон

Синерготрóн (англ. synergotron) ― класс цифровых устройств закрытого типа для культивирования биологических объектов на основе программно-управляемой внутренней среды, облачной обработки информации и разработанного языка описания с обратной связью по параметрам влажности, состава культивационных сред, температуры, освещения, акустических воздействий, газового состава, движения воздуха и других.

История

Синерготрон был разработан АНО «Институт стратегий развития». Исследования применения данного типа устройств начались в 2014 году.

Первоначально синерготроном называлось автоматизированное устройство, предназначенное для проведения комплексных экспериментальных исследований в сфере сельскохозяйственного растениеводства. В 2017 году такое название получило автоматизированное устройство с дистанционным программным управлением, предназначенное для проведения комплексных экспериментальных исследований в сфере растениеводства.

С 2018 года синерготроном стали называть класс цифровых устройств закрытого типа для культивирования биологических объектов на основе программно-управляемой внутренней среды, облачной обработки информации и разработанного языка описания с обратной связью по параметрам влажности, состава культивационных сред, температуры, освещения, акустических воздействий, газового состава, движения воздуха и других, вне зависимости от времени года и климатических условий с существенной экономией ресурсов.

Начиная с 2018 года в России состоялся ряд научных конференций, посвящённых вопросам применения синерготронов в растениеводстве. Первая из них состоялась 31 мая 2018 года, в ней приняли участие ведущие научные сотрудники ФБГНУ ВИЛАР (Москва), ФБГНУ ВНИИ рапса (Липецк), ФБГНУ ВНИИ кормов им. Вильямса (МО, г. Лобня), филиала ФБГНУ ФНЦ овощеводства (МО, Раменский р-н), ФБГНУ ФНЦ овощеводства (МО, Одинцовский район), ГНЦ РФ ВИГРР им. Вавилова (СПб), ФБГНУ РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева (Москва).

26 февраля 2019 года на заседании Президиума Российской академии естественных наук был сделан научный доклад на тему «Использование агробиотехносистем в производстве продукции растениеводства. Создание синерготронов — нового класса цифровых устройств закрытого типа».

3 апреля 2019 года состоялось выездное совещание Секции растениеводства, защиты и биотехнологии растений Отделения сельскохозяйственных наук РАН на тему: «Рассмотрение нового класса цифровых устройств закрытого типа „синерготрон“ и оценка стратегических перспектив использования его для проведения фундаментальных и прикладных научных исследований в аграрной сфере».

14 марта 2019 года в ходе Международной научной конференции «Economy &. Management innovations. AC-EMI-2019», прошедшей в Гонконге, был сделан доклад по применению инновационных цифровых устройств Синерготрон для решения социально-экономических проблем обеспечения населения крупнейших городов мира высококачественной растительной продукцией.

23 апреля 2019 года в Центральном доме учёных Российской академии наук был сделан доклад: «Создание нового поколения агробиосистем класса цифровых устройств — Синерготронов для проведения НИР. Инновационные технологии растениеводства».

Устройство синерготрона

Использование облачно обработанной информации об условиях культивирования биологических объектов внутри синерготрона и их программное регулирование существенно отличает синерготрон от предыдущего класса устройств для выращивания растений ― фитотронов. Появилась возможность перейти от линейного управления ограниченным набором параметров среды к комплексному облачному управлению условиями культивировании биологических объектов на основе нелинейной математической модели с многомерной корреляцией. Тем самым впервые появляется возможность управления синергией параметров.

Программное управление параметрами внутренней среды позволяет добиться максимальной реализации заложенной природой генетической информации, как правило, большей частью нереализуемой по причине расходования энергоресурсов конкретного объекта на адаптацию к стрессовым воздействиям. В синерготроне реализованы возможности проведения широкого спектра испытаний, моделирования и создания природной или искусственной программно-управляемой среды, активизации биологического потенциала объектов на основе применения цифровых технологий.

В отличие от открытых систем и фитотронов, обеспечение закрытости среды в синерготроне даёт возможность высокоточного управления параметрами культивирования в соответствии с периодами онтогенеза при ресурсном комплектном обеспечении до начала каждого цикла. Появляется возможность предотвратить проникновение в закрытое пространство различных ксенобиотических веществ, их распространение и накопление в конечной продукции. Можно отметить, что пользователи и обслуживающий персонал находятся вне рабочей камеры синерготрона и не подвергаются воздействию неблагоприятных условий, как в современных промышленных теплицах и фитотехнических комплексах.

Использование облачной системы хранения позволяет производить обмен информацией, в том числе о результатах экспериментов в любой точке Земли в режиме реального времени. Разработанный единый язык описания внутренних и внешних процессов культивирования биологических объектов упрощает обмен информацией о результатах экспериментов разными исследователями мира и позволяет формировать интеллектуальные системы знаний на основе ускоренного обмена информацией и самообучающихся нейронных сетей.

В целом синерготрон представляет собой универсальный многофункциональный исследовательский и производственный комплекс закрытого типа с облачной обработкой информации, позволяющий формировать интеллектуальные системы знаний о культивировании биологических объектов на основе ускоренного обмена информацией и самообучающихся нейронных сетей. Уровень получения и внедрения научных знаний соответствует шестому технологическому укладу.

Результаты научных исследований

В синерготроне получены результаты по следующим направлениям:

• эффективность регуляторов роста растений и биопрепаратов различного происхождения;
• эффективность различных субстратов-почвозаменителей в закрытых системах;
• эффективность различных составов питательных растворов;
• влияние режимов освещения на растения в закрытых системах;
• качество растительной продукции и её антиоксидантных свойств;
• особенности дезинфекции закрытых систем для получения экологически безопасной продукции;
• использование цифровых технологий (большие данные, блокчейн, искусственный интеллект, искусственные нейронные сети, облачные системы управления) для выработки оптимальных программ управления культивированием биологических объектов;
• сокращение вегетационного периода за счет создания благоприятных условий культивирования биологических объектов;
• оптимизация испытаний новых видов биологических объектов;
• изучение отзывчивости биологических объектов на создаваемые стрессы при программном управлении условиями культивирования.

Литература

• Поверин Д. И. Синергопоника — новая технология выращивания томатов с использованием универсальных бионических модулей (УБИМ). // Товаровед продовольственных товаров. — 2014. — № 4. — С. 21-26. — ISSN 2074-9678
• Поверин Д. И. Синерготрон — автоматизированное устройство, предназначенное для проведения комплексных экспериментальных исследований в сфере сельскохозяйственного растениеводства. // Товаровед продовольственных товаров. — 2017. — № 2. — С. 52-60. — ISSN 2074-9678
• Зеленков В. Н., Верник П. А. Создание замкнутых агробиотехносистем на базе цифровых технологий — новые возможности научного познания культур клеток и высших растений. // Актуальная биотехнология — 2018 — № 3 (26). ISSN 2304-4691
• Елисеева Л. Г., Осман Д. А. Формирование потребительских свойств овощных культур при выращивании в фитотронах методом синергопоники. // Церевитиновские чтения — 2018: материалы V Международной конференции. 23 марта 2018 г. — Москва: ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г. В. Плеханова», 2018. — 180с. ISBN 978-5-7307-1374-1
• Зеленков В. Н. Жизненный цикл и экология растений: регуляция и управление средой обитания в замкнутых агробиотехносистемах. Сборник научных трудов. Выпуск 1. // М.: Изд-во ТЕХНОСФЕРА, 2018. ISBN 978-5-94836-538-1
• Технико-биологические испытания Синерготрона — цифрового устройства закрытого типа в растениеводстве. // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные подходы и методы в защите растений» с 12 по 14 ноября 2018 года г. Екатеринбург. ISBN 978-5-7996-2527-6
• Зеленков В. Н., Попов А. И., Латушкин В. В., Волков М. Ю., Елисеева Л. Г., Леонова И. Б. Разработка способов повышения биологической ценности продукции салата — латука при выращивании в замкнутой системе фитотрона и синерготрона ИСР-1. В сборнике: Теоретические и технологические основы биогеохимических потоков веществ в агроландшафтах. // Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции приуроченной к 65-летию кафедры агрохимии и физиологии растений Ставропольского ГАУ. 2018. С. 277—280.
• Зеленков В. Н., Латушкин В. В., Иванова М. И., Новиков В. Б., Поверина Н. В. Сравнительная оценка кокосового субстрата и минеральной ваты при культивировании салата листового и горчицы листовой в условиях замкнутой гидропонной системы фитотрона класса Синерготрон ИСР-1. // Актуальная биотехнология. 2018. № 3 (26). С. 442—446.
• Bandurin V.V., Vernik P. A., Korshuk V. A. Using innovative digital Synergytron devices to solve socioeconomic problems of providing urban population with safe and high-quality plant products. // The EUrASEANs: journal on global socio-economic dynamics" Volume 2(15); March-April 2019. ISSN 2539 −5645
• Экспериментальное моделирование экосистем для растений с использованием агробиотехносистемы класса Синерготрон ИСР-0.1. Тезисы XI международной научной конференции «Экология и цифровые, интеллектуальные агротехнологии: проблемы и решения», 15 мая 2019 г., Санкт-Петербург.
• Влияние облучения в импульсном режиме на всхожесть и содержание антиоксидантов при проращивании семян нуга абиссинского в закрытой системе синерготрона ИСР-1.1. Сборник материалов V Международной научно-методологической конференции «Роль физиологии и биохимии в интродукции и селекции сельскохозяйственных растений», 15-19 апреля 2019, г. Москва.
• Zelenkov V.N., Vernik P.A., Latushkin V.V. Creating closed technobioecosystems (synergotron class) as a modern direction of using digital technologies for the development of Agrarian Science and solving tasks of the agrarian-industrial complex of Russia // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 274 (2019) 012101 doi:10.1088/1755-1315/274/1/012101