"Целью проекта является создание системы для использования в отечественном сельском хозяйстве. Разрабатывается компактный модульный бортовой гиперспектрометр, который будет устанавливаться на беспилотных летательных аппаратах для получения различной важной для сельхозпроизводителя информации - например, о наличии на поле зарослей сорных растений или участков посевов, поврежденных насекомыми-вредителями, - рассказал доцент кафедры суперкомпьютеров и общей информатики Самарского университета Павел Якимов. - Научная новизна разработки заключается в применении уникальных дифракционных оптических элементов, позволяющих значительно уменьшить и удешевить конструкцию гиперспектрометра. Микрорельеф таких элементов одновременно содержит структуры гармонической линзы и дифракционной решетки, что позволяет объединить в одном элементе функции построения изображения и разложения в спектр".

Проект ученых должен в разы удешевить стоимость гиперспектрометров, используемых для мониторинга в сельском хозяйстве. Из-за высокой стоимости подобной аппаратуры сейчас в мире существует очень мало публичных библиотек гиперспектральных данных. Появление доступных приборов позволит кратно увеличить массив общедоступных гиперкубов и сформировать массив данных, достаточный для того, чтобы научить нейросети качественному анализу и квалификации подобных изображений.

Хотя себестоимость самарского прибора при его массовом производстве пока что еще просчитывается, но уже предполагается, что он будет примерно в десятки раз дешевле западных аналогов.

Бортовой гиперспектрометр планируется устанавливать на специально разработанный компанией "Байт-Самара" БПЛА "Жужа" - размеры этого беспилотника составляют около 30 см. Однако в перспективе прибор можно использовать и на других типах отечественных беспилотников, способных поднять груз более 300 граммов. Кроме самого гиперспектрометра, вес которого, по расчетам ученых, составит примерно 100 граммов, на борту беспилотника также установят камеру видимого диапазона и одноплатный мини-компьютер.

Летательный аппарат сможет работать на заданном маршруте либо под управлением с наземных станций, либо в автоматическом режиме с помощью машинного зрения. Пользователи системы будут оперативно получать данные о влажности почвы, уровне минеральных веществ, наличии сорняков и очагов распространения насекомых-вредителей и болезней растений, что позволит определять потенциал урожайности посевов и принимать соответствующие меры по исправлению ситуации согласно рекомендациям, предлагаемым искусственным интеллектом. В зависимости от скорости и высоты съемки один такой аппарат сможет отснять за сутки до 1,5 тысячи га.

Работы по проекту должны завершиться к июню 2021 года. В настоящее время изготовлены несколько экспериментальных образцов гиперспектрометра, специалисты университета оптимизируют конструкцию прибора и отрабатывают техпроцесс массового производства диффракционных оптических элементов. На весну следующего года намечены летные испытания с пробной обработкой данных гиперспектральной съемки.