Об авторах:
Юлия Мильшина, заместитель директора Форсайт-центра Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ;
Алина Демехина, ведущий эксперт Форсайт-центра Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ.
На развитие агропромышленного комплекса (АПК) мира оказывают заметное влияние глобальные тренды: изменение климата, рост и старение населения планеты, зеленый переход, сквозная цифровизация. При этом изменить траектории развития трендов способны так называемые джокеры — крупномасштабные слабопредсказуемые события, которые характеризуются значительным воздействием на течение трендов и в зависимости от контекста могут стать факторами риска, катализаторами перехода на новый этап развития или драйверами трансформации бизнес-моделей.
В рамках исследовательского проекта НИУ ВШЭ «Модели и методы принятия решений в условиях глубокой неопределенности» были проанализированы потенциальные события-джокеры в агропроме, который переживает значительную трансформацию под влиянием цифровых технологий.
Для поиска и верификации событий-джокеров в АПК была использована система интеллектуального анализа больших данных iFORA, созданная в ИСИЭЗ НИУ ВШЭ и включающая более 850 млн документов (научных публикаций, патентов, рыночной аналитики, материалов отраслевых медиа, отчетов организаций и др.). Данное исследование базируется на расчетах более 3 млн источников, отобранных алгоритмами системы из массива профессиональных СМИ за последние десять лет.
Ниже приведен обзор джокеров в АПК с учетом социальных, технологических, экономических, экологических и геополитических аспектов их реализации.
Экология
По прогнозам ООН, к середине 2080-х население планеты превысит 10 млрд человек, что повлечет за собой значительный рост нагрузки на сельскохозяйственные земли. Обострится угроза неконтролируемой деградации почв и опустынивания земель сельскохозяйственного назначения. С деградацией почв связаны риски нарушения геохимического цикла углерода, при котором происходит его перенос между различными резервуарами (биосфера, океаносфера и др.), что играет ключевую роль в регулировании климата и поддержании баланса в экосистемах.
Вслед за истощением плодородного слоя земли может вырасти дефицит питательных веществ в продуктах питания и значительно сократиться видовой состав экосистем. Это потенциально приведет к распространению различных хронических заболеваний, голоду и массовой миграции населения. Сегодня уже более 30% почв утратили такие ценные свойства, как сбалансированный химический состав, микробная активность, биоразнообразие и теплоемкость. Особенно актуален этот вопрос для стран Ближнего Востока и Северной Африки, где ежегодно около 4,2 млн кв. км земель теряют свои плодородные свойства.
Интенсивность осадков также оказывает колоссальное влияние на сельское хозяйство. Например, за последнее десятилетие наблюдается устойчивое снижение количества муссонов — сезонных осадков, выпадающих на территории Юго-Восточной Азии и способствующих выращиванию важнейших культур, таких как рис, хлопок, сахарный тростник, соя и др. Юго-Восточная Азия считается мировым лидером по производству сельхозпродукции из-за развитого плантационного хозяйства и наибольшей доли производства риса. При выраженном дефиците муссонов экспорт важных сельскохозяйственных культур может быть ограничен или полностью исключен, вырастет волатильность цен на рынке продовольствия, усилятся социальная напряженность и миграционные потоки из региона.
Общество
Антибиотикорезистентность в животноводстве может стать острой проблемой на фоне потенциальных вирусных эпидемий и пандемий. На сельское хозяйство уже приходится около 70% используемых в мире антибиотиков. К 2030 году в отношении основных видов сельскохозяйственных животных может быть применено около 108 тыс. т антибиотиков (на 8% больше по сравнению с 2020 годом).
Чрезмерное использование антибиотиков в животноводстве и птицеводстве привело к появлению антибиотикорезистентных бактерий и генов антибиотикорезистентности, что представляет собой новую угрозу не только для функционирования АПК, но и для потребителей.
Одним из факторов снижения риска реализации этого джокера может стать массовое производство и потребление культивированного мяса, выращенного в лабораторных условиях. Данная отрасль обрела значительный импульс для развития в 2020 году, когда Сингапур первым получил регулирующее разрешение на коммерческую продажу культивированного мяса. Далее разрешения получили США, Израиль и Великобритания.
Такие компании, как Mosa Meat (Нидерланды), Memphis Meats (США), Integriculture (Япония), проводят исследования и разработки с целью масштабирования производства и коммерциализации культивированного мяса. Инновационное решение предложила компания Solar Foods, которая производит в биореакторах солеин — пищевой порошок с высоким содержанием белка.
Основные преимущества перехода на культивированное мясо — обеспечение продовольствием растущего населения планеты, снижение нагрузки на экологию и зависимости от экстенсивных методов животноводства, повышение питательной ценности продуктов.
На данный момент уже находят применение «компромиссные» методы производства, такие как разработка гибридных аналогов мяса, в которых часть животных компонентов заменена альтернативными (растительными и др.).
Значительное повышение эффективности АПК происходит за счет внедрения цифровых решений, в том числе связанных с роботизацией отрасли. Долгосрочное развитие роботизированного сельского хозяйства определяется такими технологиями, как интернет вещей в сельском хозяйстве (IoTAg), искусственный роевой интеллект (swarm intelligence) и роевая робототехника (swarm robotics) для группового управления роботами в полевых условиях, мягкая робототехника (soft robotics) для создания адаптивных роботов, способных приспосабливаться к окружающей сельскохозяйственной среде, и др.
В странах ЕС, Японии и США старение фермерского населения и, как следствие, рост нагрузки на производственные мощности являются основными драйверами роботизации отрасли. Полная роботизация сельского хозяйства в перспективе может обеспечить массовое и автономное производство сортов и культур в режиме умных «мегаферм»: продукты питания станут производить и доставлять «от поля до порога» при минимальном участии человека. Социальные последствия джокера заключаются в коренной перестройке рынка труда и поляризации занятости в сельском хозяйстве.
Технологии
Все большую актуальность приобретает создание экономически эффективных модификаций сортов и культур с заданными свойствами (устойчивых к заболеваниям, засухам, экстремальным температурам), а также пород животных. Для этой цели в сельском хозяйстве применяются методы генной инженерии, которые позволяют вносить изменения в генетический код растений и животных. В мире насчитывается уже более 50 компаний из сферы агрогеномики, которые за последние 12 лет привлекли свыше $2 млрд инвестиций.
С другой стороны, ввиду недостаточной изученности последствий массового внедрения генетически «отредактированных» культур и пород существуют опасения относительно неконтролируемых рисков для здоровья людей (например, аллергенности) и состояния окружающей среды (сокращения разнообразия традиционных сортов, дрейфа генов и др.).
Современные технологии уже позволяют создавать продукты питания с использованием технологий 3D- и 4D-печати. Последняя является расширенной версией 3D-печати, при которой пищевые структуры проектируются и печатаются с учетом возможных трансформаций цвета, аромата, вкуса или формы.
В настоящее время исследования 4D-печати пищевых продуктов сосредоточены на трех основных областях: стимулированное изменение формы, цвета и культивирование клеток.
При массовом переходе к изготовлению продуктов питания с помощью 3D- и 4D-печати производство еды может перестать быть крупномасштабным фабричным процессом из-за возможности «печатать» ее даже на домашних устройствах. Также может значительно усилиться спрос на растительное сырье с заданными свойствами, что приведет к усложнению сельскохозяйственных задач и появлению инновационных сельскохозяйственных методов.
Потенциально революционное изменение АПК может повлечь за собой полный переход к вертикальному земледелию — формату сельского хозяйства в контролируемой среде, при котором культуры выращиваются в закрытых фермах вертикально уложенными слоями без использования почвы. В будущем оно может заменить традиционное земледелие на фоне деградации почв и земель и существовать в формате гиперлокального городского фермерства с использованием современных технологических достижений. Вертикальные фермы могут размещаться в производственных помещениях, грузовых контейнерах, встраиваться в жилые и офисные здания.
Одна из самых «высотных» вертикальных ферм начала функционировать в 2023 году в Китае: конструкция занимает 20 этажей, а системы выращивания, орошения и подачи питательных веществ управляются с помощью ИИ и беспилотных технологий. Распространение данного метода может способствовать значительному сокращению отходов, упаковки, воды и потребляемого топлива, используемого для транспортировки продуктов.
Возможности вертикального земледелия могут быть реализованы не только в мегаполисах, но и через нишевое применение — например, в космическом сельском хозяйстве с целью бесперебойного обеспечения экипажа продовольствием в закрытой среде без необходимости дорогостоящей транспортировки грузов с продуктами питания. При росте числа космических миссий и появлении автономных поселений вне Земли станет востребованным производство сортов и культур, устойчивых к воздействию космической радиации и микрогравитации. По инициативе NASA на Международной космической станции уже запускались экспериментальные проекты для исследования роста культур в условиях космоса (Veggie, Advanced Plant Habitat).
Еще одним джокером, сигналы о котором уже проявляются в АПК, может стать глобальный интернет еды (Internet of Food Things). Концепция подразумевает управление данными с использованием ИИ, геопространственных технологий, датчиков, сенсоров и др. В частности, ИИ и машинное обучение могут быть использованы для извлечения ценности из массивов данных, генерируемых на всех этапах производства сельскохозяйственной продукции.
При внедрении и повсеместном распространении интернета еды возрастает вероятность формирования гиперподключенной сельскохозяйственной среды, способствующей снижению пищевых отходов, росту пищевой ценности продукции, уменьшению воздействия на окружающую среду на всех этапах сельскохозяйственного производства. Ключевыми рисками здесь становятся возможные взломы устройств и систем, которые могут на неопределенный срок «обрушить» сельскохозяйственную инфраструктуру, привести к утечке данных и создать разрывы логистических цепей.
Одной из важных проблем последних десятилетий является сокращение популяции пчел вследствие климатических изменений и интенсивного использования химических удобрений. Коммерческая эксплуатация бионических робопчел может обеспечить стабильный рост производства сортов и культур, что необходимо для поддержания глобальной продовольственной безопасности. Уже существует ряд таких разработок: робопчелы Robee и Crossbee израильской компании BloomX, BionicBee немецкой компании Festo.
При этом идеи для исследований и разработок в данном направлении усложняются: так, например, исследователи предпринимают попытки реверс-инжиниринга алгоритмов мозга пчелы, чтобы изучить механизмы его функционирования для разработки ИИ-модели, которая может воспроизвести аналогичный пчелиному процесс принятия решения. Таким образом, робопчелы со встроенным ИИ смогут работать более автономно с возможностью самостоятельного принятия решений в части планирования маршрута, выбора скорости и т.п. С другой стороны, робопчелы могут вытеснить насекомых-опылителей из сельскохозяйственной экосистемы, что усугубит их депопуляцию, а отрасль может стать зависимой от альтернативных методов опыления для производства продуктов питания.
В перспективе может получить широкое распространение коммерческое клонирование животных, при котором создаются их точные генетические копии с заданными характеристиками. Технически оно реализуемо уже сейчас (успешность клонирования млекопитающих составляет 10–20%), однако в его отношении распространены потребительский скептицизм и законодательные ограничения; например, в ЕС действует запрет на клонирование сельскохозяйственных животных.
В Азиатско-Тихоокеанском регионе (в частности, в Китае и Индии) на фоне растущего среднего класса и спроса на продукты животного происхождения клонирование животных рассматривается как один из перспективных биотехнологических методов.
К передовым достижениям можно отнести разработанный китайскими исследователями метод клонирования свиней исключительно с использованием ИИ и роботов: разработка может помочь КНР как крупнейшему в мире потребителю свинины снизить зависимость от импортных племенных особей.
Клонирование может повысить производительность в АПК и сохранить генетический материал наиболее востребованных видов; также перед исследователями может встать задача использования животных в качестве биореакторов для синтеза терапевтических белков и органов, что даст импульс развитию трансгенного животноводства.
Экономика
Международная торговля является неотъемлемым элементом функционирования агропродовольственных систем, т.к. способствует распределению основных продуктов АПК (agricultural commodities) — сахарного тростника, кукурузы, мяса, молока, пшеницы, риса, соевых бобов и др. — из регионов с профицитом в регионы с дефицитом, тем самым повышая глобальную продовольственную безопасность. В то же время макроэкономическая среда и климатические кризисы вызывают ценовую волатильность в отношении продаваемых на международном рынке продуктов.
Резкие колебания биржевых цен на пшеницу, кормовое зерно, соевые бобы и ресурсоемкие продукты (мясо, молоко) начали фиксироваться в 2007–2008 годах на фоне мирового финансового кризиса, а в 2020 году в период пандемии COVID-19 значительно усилился дисбаланс в формировании мировых цен на ключевые культуры.
Рост населения и доходов в развивающихся странах способствует росту спроса на продовольствие, однако темпы увеличения производительности сельского хозяйства уступают темпам роста мирового спроса, что также «подстегивает» ценовую волатильность. При сверхвысокой волатильности цены на продукты питания на международном рынке могут быстро и необоснованно возрастать и снижаться, а устойчивое присутствие в контуре международной торговли данного явления может привести к подрыву продовольственной безопасности.
Геополитика
Системным фактором развития АПК на глобальном уровне является состояние тарифной политики в отношении импортируемой и экспортируемой продукции и оборудования. Проводимая тарифная политика может по-разному повлиять на развитие международной сельскохозяйственной торговли: либо увеличить торговый дефицит и издержки, либо стать инструментом продвижения будущих торговых сделок и стимулирования внутреннего сельскохозяйственного производства.
С учетом усиления тренда на протекционизм, при котором тарифы и пошлины защищают отечественных производителей от конкуренции с импортными товарами, со стороны ряда стран проявляются агрессивные тарифные стратегии.
В будущем при высоком распространении «заградительных» пошлин на импорт агропродукции возрастает вероятность дестабилизации торговых соглашений и интенсификации торговых войн, при которых торговля между странами может стать крайне ограниченной. Это приведет к снижению доступности ряда базовых продуктов питания для большого числа людей.
➤ Подписывайтесь на телеграм-канал «РБК Трендов» — будьте в курсе последних тенденций в науке, бизнесе, обществе и технологиях.