Лаборатория математического моделирования агроэкосистем

Полуэктов Ратмир АлександровичОбщие сведения

Лаборатория основана в марте 1967 года. В момент создания она называлась лабораторией управления в агроэкологии, а в 1970 году получила свое современное название. Тематика работ лаборатории в начальный период была весьма разнообразной, и ее численность в отдельные годы достигала 24 человек. Причем основной вектор научной активности в этот период был направлен в область работ по использованию математических методов в теоретической биологии и экологии
С начала 1976 года основной тематикой работ лаборатории стала формируемая тогда теория программирования урожаев и связная с ней проблема моделирования динамики агроэкосистем. Эта же задача остается в центре внимания лаборатории и в настоящее время. Проблема моделирования динамики агроэкосистем (или иначе, продукционного процесса сельскохозяйственных растений) является чрезвычайно сложной и наукоемкой. В мире этой тематикой занимаются многие сотни исследователей. Поэтому наша основная задача - держаться на уровне мировых исследований и, по возможности, опережать их. Программная реализация модели прошла несколько стадий. Первоначально модель была реализована на ЭВМ БЭСМ-4 с использованием языка ФРТРАН. Затем появлялась новая техника, и совершенствовались модели. Они прошли путь реализации от БЭСМ-4 через Минск-32, СМ-4 и, завершили свой путь на персональных компьютерах (ПК). Ясно, что при этом менялась алгоритмическая структура модели и ее программная реализация. Даже на ПК сейчас имеются три версии – AGROTOOL, v.2, AGROTOOL, v.3. и AGROTOOL-LITE. Первая из них реализована на языке Turbo Pascal и имеет файловую информационную поддержку. Вторая и третья написаны в среде Delphi, основаны на принципах объектно-ориентированного моделирования и архитектуре MDA, используют в качестве информационного обеспечения современные форматы и реляционные базы данных. 
 Для эффективной работы с динамическими моделями агроэкосистем в прикладных и теоретических исследованиях под руководством к.с.-.х.н. Сергея Медведева в лаборатории создана специальная программная платформа–оболочка APEX, представляющая собой систему поливариантного расчета и анализа и автоматизации многофакторного вычислительного эксперимента.
Модель AGROTOOL-LITE используется в качестве вычислительного ядра на информационном интернет-портале «Поля России - Карта Урожая» (cropmap.ru), где в оперативном режиме можно получить прогнозную оценку продуктивности выращиваемой культуры по всем регионам России.  
Лабораторией получены Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ №2008613823 «AGROTOOL, v.3 – программа для моделирования продукционного процесса сельскохозяйственных растений» и №2011611819 «AGROTOOL, v.4 – программа для поливариантного расчете динамики продукционного процесса сельскохозяйственных растений».
Численный состав лаборатории постепенно сокращался, и сейчас в ней работают 6 сотрудников – два доктора наук, два кандидата наук и два специалиста без степени. Сотрудниками лаборатории опубликовано в целом свыше 600 научных работ, в том числе 10 монографий.
Основателем и бессменным руководителем лаборатории в течение 45 лет (1967-2012 годы) был заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Ратмир Александрович Полуэктов. Коллектив Агрофизического НИИ выступил с ходатайством к руководству РАН об официальном присвоении лаборатории имени Р.А. Полуэктова.

Персоналии

  1. д.т.н. Топаж Александр Григорьевич
  2. д.т.н., проф. Баденко Владимир Львович
  3. к.б.н. Вигонт Владимир Александрович
  4. к.с.-х.н. Медведев Сергей Алексеевич
  5. Глядченкова Надежда Алексеевна
  6. Захарова Елена Томовна

Продукты и разработки

  • Динамическая компьютерная модель продукционного процесса сельскохозяйственных растений Agrotool.
  • APEX - Система поливариантного анализа и автоматизации компьютерного эксперимента с динамическими моделями агроэкосистем
  • Система «Агрогидрология» оценки гидрофизических показателей почв по косвенно определяющим данным
  • Система «Гистерезис» моделирования и демонстрации эффекта гистерезиса при описании динамики процессов иссушения-увлажнения почв.
  • Стохастический генератор погодных сценариев для решения задач оперативного прогнозирования и влияния климатических изменений на продуктивность агроэкосистем.

Текущие исследования, идеи и перспективы 

  1. Усовершенствования модели
    1. Блок управления механическими обработками почвы на плановом и оперативном уровнях
    2. Прогнозирование сроков сева яровых культур
    3. Автоматическое управление азотными подкормками
    4. Усовершенствование азотного блока модели
    5. Расширение списка учитываемых элементов минерального питания.
    6. Включение в модель блоков взаимодействий растений с микробными популяциями
    7. Web-интерфейс доступа к модельным расчетам
    8. Создание новой версии модели сообществом разработчиков в технологии, приближенной к OpenSource 
  2. Усовершенствования системы поливариантного расчета
    1. Модуль автоматизации оперативного сопровождения полевого опыта и производственных посевов
    2. Связь с ГИС
    3. Реализация возможности параллельных синхронизированных расчетов с выходом на прототип модели агроландшафта

Информационные ресурсы:

Персональный сайт Р.А. Полуэктова
Сайт модели Agrotool

Важнейшие публикации:

Заславский Б.Г., Полуэктов Р.А. Управление экологическими системами. -М.: Наука, 1988, 295 c.
Полуэктов Р.А. Динамические модели агроэкосистемы. Л.:Гидрометеоиздат. 1991, 312 с. 
Полуэктов Р.А., Опарина И.В., Семенова Н.Н., Терлеев В.В. Моделирование почвенных процессов в агроэкосистемах: Учеб. пособие. Изд-во СПбГУ, 2002. 148 с.
Полуэктов Р.А., Смоляр Э.И., Терлеев В.В., Топаж А.Г. Модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур.   СПб.: Изд во С.- Петерб. ун-та, 2006.   396 с.