Сколль. Холод и мгла

В целях дезинфекции зоотроны соединят воздухопроводами с фитотронами лекарственных растений. Часть фитоиндов разместят внутри ферм и оградят клеткой. Растения, эффективно уничтожающие патогены, очищающают воздух от метаболитов, фитонциды, содержащиеся в них, помогают снять физическую усталость и стимулируют деятельность мозга. Фитофильтры из растений уничтожат и вредные грибки, и выделяемые животными вредные газы-метаболиты, насытят воздух кислородом и отрицательными ионами.

В перспективе, зоотроны оснастят беговыми дорожками и роботизированными системами выгула микростад, бассейном (по одному на зоотрон), держателями и манипуляторами для щёточного массажа, генераторами искусственного тумана, дождевателями, «умной» системой освещения, с имитацией светового дня и света луны, учитывающей особенности восприятия спектров для конкретного вида животных, манипуляторами для закалки холодной водой и воздухом. Через колонки животным будут транслировать классическую музыку, расслабляющий эффект которой положительно влияет на молокоотдачу, и природные звуки, имитирующие журчание воды, порывы ветра, жужжание насекомых, данные звуки поднимают иммунитет, снижают уровень беспокойства и повышают эмоциональный фон. Данные устройства минимизируют последствия содержания животных в замкнутом пространстве, как в визуальном, так и в эмоциональном плане. В будущем не исключаем применение простых по конструкции VR-очков с имитацией летнего поля. Во всяком случае, контрольные испытания показали увеличение удоя на пятнадцать процентов.

Третье сельскохозяйственное направление – коммерческое выращивание гидробионтов, достигающих товарного веса за четыре-пять месяцев в замкнутых, неосвещенных, рециркуляционных аквакультурных системах объёмом от ста до тысячи кубометров. Австралийский сибас, карп, линь, клариевый сом, тиляпия, морские гребешки, миноги, креветки и морские черви – гэбул. Группа сорок два доработала технологию «Биофлок».

– Ирина, вы, пожалуйста, поясняйте термины, а тут многие не в курсе.

– «Флоки» – затравка небольшого размера, сгусток из водорослей и бактерий определенных видов. Можно сказать, что это частицы активного ила, включающие сообщества из бактерий, простейших, грибов, водорослей и многочисленных микроскопических животных – дафнии, коловратки, копеподы, нематоды, циклопы и прочие. Затравку, как правило, выливают в ёмкость для выращивания рыбы, и она там самостоятельно развивается.

– Что-то похожее на бактериальные затравки для морских аквариумов.

– Так они по сути и есть. В нашем биоцентре наработано двести видов флоков для морских и пресноводных животных. Флоки позволят выращивать рыбу на ограниченной площади и поддержат высокое качество воды. Биологический фильтр, представляющий из себя совокупность мелких неразложенных частиц растительных и животных организмов или их выделений (детрит), взвешенных в воде или осевших на дно водоёма, с аммоно-, нитро- и денитрифицирующими бактериями, водорослями и простейшими формирует нижнюю ступень пищевой цепочки рыб, – пояснила Ирина. – При интенсивной аэрации продукты жизнедеятельности рыб усваиваются бактериями, которые в свою очередь образуют колонии, перерабатывающие органические соединения углерода, азота и фосфора из сложных продуктов жизнедеятельности рыбы в простые соединения и протеин. Бактерии, в свою очередь, потребляют планктоны (реснички, копеподы, коловратки, нематоды). А рыбы потребляют планктоны активно или пассивно. Таким образом, мы получаем рециркуляцию питательных веществ, уменьшение энергии на циркуляцию воды и обогащение воды кислородом.

Благодаря использованию флоков мы исключили сложные системы, оставив только кавитаторы и недорогие фильтры из кварцевого песка. Для кормов планируем наладить производство муки из флоков с уникальным составом. Флоки будут в ферментерах с наполнителем – шарообразным пористым кварцем, на котором будут формироваться плёнки из пробиотических и гетеротрофных бактерий. Бактерии выделяют полимерный межклеточный (внеклеточный) матрикс, состоящий из смеси ферментов, предназначенный для защиты, обмена и питания бактерий.

На матрикс подселяют различные инфузории, коловратки, амёбы, нематоды. Такие гидробионты как тиляпии, кефали, карпы, креветки и раки могут непосредственно переваривать флоки, извлекая из них питательные вещества. Включение муки из флоков в рационы питания животных и рыб значительно усилит их иммунитет. Флоки убивают патогенные микроорганизмы и снабжают рыбу кислородом из «зелёной» воды, что значительно повышает их продуктивность. Замкнутый цикл регенерации отходов и большой объём воды на особь, а также дешевые корма с растительными белками позволят нам снизить цену рыб до двадцати рублей за килограмм. Пищевой цикл производства кормов для рыб дополним биомассой дрожжей, кормовой хлореллой и зоопланктоном, выращиваемых в типовых реакторах.

Альтернативой промышленному производству рыбы в больших ёмкостях-тоннелях станет выращивание рыб в танках-контейнерах с высокой плотностью. В воде, в значительных количествах накапливаются продукты обмена рыб. Окисление этих продуктов и остатков кормов приводит к накоплению в воде значительного количества нитратов и фосфатов. Их концентрация зависит от плотности посадки рыб, норм кормления и возможности удаления отходов при помощи различных отстойников и фильтров.

Продукты азотного обмена послужат для выращивания овощных и иных культур в качестве питательных веществ. Разработаны замкнутые системы совместного выращивания рыб и растений в сорокафутовых контейнерах-акватронах с помощью флоков и активного ила. Химикатов, в том числе и пестицидов, не требуется. Очистка воды происходит биологически активным илом с помощью мембранных реакторов, которые отделяют воду от ила без процедуры отстаивания присущей классическим способам фильтрации.

Ничего сложного в конструкции нет, пакеты полупроницаемых мембран из биопластика опускаются в аэротэнк с иловодяной смесью, а через них уже выкачивается очищенная вода. Из схемы очистки исключаются громоздкие отстойники, реакторы с прикрепленной загрузкой и фильтры доочистки. Кавитационной и ультрафиолетовой обработки воды хватает с запасом. Постепенно происходит рост ила в аэротэнке. Чем больше его накапливается, тем активней идут биологические процессы. Система циркуляции перерабатывает метаболиты и остатки корма рыб и позволяет снимать два-три урожая в год, каждый из которых минимум на пятьдесят процентов выше, чем в комплексах с классической (химической) гидропоникой.

И пара слов про утилизацию отходов. Кругооборот воды в фито и зоотронах происходит через трубы, конденсаторы влаги и фильтры, содержащие ионообменные смолы, цеолиты и активированный уголь. Минерализацию продуктов жизнедеятельности человека и животных проводят ступенчато.

Первый этап – разделение на фракции и кавитационное обеззараживание в импульсном генераторе-диспергаторе.

Второй – окисление в аэробных ферментерах и газовихревых биореакторах в присутствии окисных катализаторов. Метан из них пойдёт для топливных элементов, а растворы для непосредственного питания водорослевых реакторов или гидро-ионитопонных растворов. Кругооборот газов, воды и минералов замкнут и рассчитан для каждого зоотрона. Оборудование для очистки спроектировано в виде универсальных модулей со стандартизируемыми коннекторами подвода и удаления газов, растворов, местами установки датчиков, сенсоров, мешалок и индукционных нагревателей. Модули масштабируемые и объединяются в стойки.

Для очистки промышленных отходов, медицинских и других опасных стоков и нейтрализации прочих вредных химических веществ будем производить катализаторы из биогеля и порошковых ферросплавов. Гель, проходя несколько циклов замораживания и оттаивания, становится прочным и упругим, наделяется способностью сцепляться с другими веществами. Гель смешивают с полимерами, а затем подвергают состав сжиганию методом СВС-синтеза, чтобы получить фильтры заданной формы, обладающие повышенной твердостью и уникальной пористой структурой.

Более безопасный мусор помогут разлагать ферменты, выделенные из термофильной бактерии Caldanaerobacter, найденной в горячем ключе на Камчатке. Выделенные из неё ферменты стали основой моющих средств, препаратов для ферментации растительной биомассы, очистки промышленных стоков от токсичных металлов и радионуклидов. Данные ферменты планируется использовать для интенсификации технологических процессов в десятках направлениях нашей биопромышленности.

– А что у вас с коммерческой составляющей по животным? – вопрос из зала.

– Предлагаем запустить упрощенные зоотроны без светодиодов. Зелёный корм из пророщенной пшеницы обойдется в три раза дешевле комбикорма, суспензия из хлореллы в десять раз. Все необходимые птицам витамины присутствуют в мицелии. Для набора массы бройлерам свет нужен только во время кормления. Мы проводили такой эксперимент: птицы, в полнотой темноте набирали всего на двадцать процентов меньше товарного веса. Курицы, гуси, кролики, улитки, нутрия и даже японская исполинская саламандра – для каждого вида разработан замкнутый цикл, не требующий света и рассчитанный на дешёвые корма. Окупаемость этих проектов быстрей, чем у фитотронов, шесть-восемь месяцев.

Платформа «Флора» лишь малая часть большой экосферы «Свартальфахейм». Андрей Владимирович поставил перед нами задачу полностью замкнуть цикл. Приходится учитывать растения и бактерии, необходимые для производства биопластиков, тканей, биохимии, биокосметики, биофармакологии и биомедицины.

Биохимия, например, обеспечит поселенцев живой одеждой из древесной целлюлозы и водорослей. Волокна содержат микрочастицы морских водорослей, способствующие регенерации клеток и придающие коже защитные и противовоспалительные свойства.

Лиоцелл – волокно из биоразлагаемой древесной целлюлозы, которое можно смешивать с волокнами водорослей и конопли или комбинировать с тканью, покрытой слоем микроорганизмов. Разрабатываются ткани крапива-луб, крапива-конопля, крапива-лён, бамбуковая вискоза и искусственный шёлк, получаемый из дрожжей и сахара. Наша группа рекомендует запасти кору растений Broussonetia papyrifera, Artocarpus altilis и Ficus natalensis, крапиву, джут, абаку, кенаф, ивовый прут, лён, сизаль, кокосовое волокно, коноплю, лыко, хлопок, лекарственные и красильные растения.

– Не слабые у вас аппетиты! Всё это и стоит прилично! – выкрикнули из зала.

– Естественно, – ответил я. – Ирина, давайте пригласим главного координатора нашего центра управления ресурсами. Иван Сергеевич, расскажите про запасы и склады.

– Для хранения замороженного зерна, риса, круп и консервов нужны склады с индивидуальными температурными режимами, – начал Иван Сергеевич. – Прочаяя органика такая, как сахара, спирт, торф, сапропель, черноземы, опилки, не требует специальных условий.

Консервы, батончик и замороженное мясо-рыба разделяются по срокам годности – год, три и пять лет. На длительные сроки продукты будут закладываться в криогенные цистерны с жидким азотом, а перед этим подвергаться сушке в дегидраторе. В ЦИК провели анализ себестоимости сублимационной сушки (замораживание и возгонка в вакууме) и криогенной заморозки. Расход энергии на килограмм продукта в случае сублимированния три киловатт-часа, а сам процесс длится двадцать часов. Оборудование для такого вида сушки дорого, стоит от ста тысяч долларов, а сроки окупаемости составляют пять-семь лет. Масла, жиры не подвергаются сублимации, а сублимированные продукты требуют дорогую упаковку и хранятся не более пяти-двадцати лет.

Криогенная заморозка лишена подобных недостатков. Большой расход на испарение азота компенсируется увеличением размеров криобаков. Внутренний криогенный резервуар имеет ширину двадцать три, высоту три и длину сто метров, а полезный объём три тысячи пятьсот кубометров. Скорость испарения азота в таком огромном резервуаре составляет всего пять грамм в час на литр жидкого азота, что в десять раз меньше, чем аналогичные параметры для криогенных железнодорожных систем. Баки сварены из нержавеющей стали, имеют комбинированную порошковую и экранно-вакуумную изоляцию и содержат двадцатифутовые контейнер-платформы, заполненные упаковками с продуктами из криогенного бои-пластика. Над резервуаром оборудованы рельсы для тельфера, а контейнеры извлекают через верхние люки. Криогенная заморозка будет применяться для хранения рыбы, мяса, жиров, масла, молочного порошка, кофе, какао-бобов, фруктов и прочих животных, и растительных продуктов, получение которых в крупных объёмах в первые десятилетия после катастрофы будет невозможным.

Закупать в больших объёмах волокно и продукты питания с высокой добавленной стоимостью невыгодно. ЦУР предлагает организовать производства консервов, протеиновых батончиков, молочного, горчичного, грибного и яичного порошка, искусственного мёда неотличимого от настоящего, фудбаров (высококалорийный брусок еды на основе муки) шоколада с наполнением из искусственных жиров, ореховой массы, кэроба, цикория или какао, обогащенного полезными веществами из морских звезд, ежей и лимонника. Наладить синтез химозина, он используется при изготовлении сычужных сыров, организовать производства сыров, йогуртов и кухни в целом.

Для консервирования ЦУР рекомендует производить при помощи дрожжей сахарозаменитель браззеин, белок со сладким вкусом из плодов западноафриканского растения Pentadiplandra brazzeana, – продолжал Иван. – Он слаще сахара в две тысячи раз, но содержание калорий и себестоимость в пять раз ниже сахаров.

Ещё у нас есть «шоколадный кекс» близкий по содержанию незаменимых аминокислот к «идеальному» белку. Высокобелковая подсолнечная мука и порошок из проростков расторопши, входящие в его состав, способствуют лучшему перевариванию, всасыванию и усвоению белка, а содержание витаминов, микроэлементов и полезных веществ соответствует необходимой суточной дозе потребления.

– Вопросы питания рассмотрим на специализированной конференции. Ирина, вы кажется хотели подвести итог? – я активировал аватар биолога.

– Для обеспечения человека полноценным питанием, таким как грибы, мясомолочной и рыбной продукцией требуется четыреста кубометров складов и шесть сот двадцать кубометров помещений для вермиреакторов, аква, фито- и зоотронов, модулей выращивания грибов, насекомых и зоопланктона.

На текущий момент наш биотехнический кластер курирует двести пятьдесят биотехстартапа, однако отчёт по их работе будет готов не ранее чем через три месяца и потребует подготовок нескольких специализированных конференций. Андрей Владимирович, на этом всё.

– Благодарю за доклад, Ирина! Иван, вижу, у вас есть что добавить?

– За два года нам нужно запустить линии для производства продуктов питания с частичной окупаемостью и также для компонентов биокосметики и биофармацептики, пре- и пробиотиков с полной окупаемостью, что потребует не менее двух миллиардов семьсот миллионов долларов инвестиций. И это, не считая подготовки, необходимы VR-курсы для обучения специалистов новых профессий – биофармакологов, архитекторов живых систем, системных биотехнологов, биоразведчиков, урбанистов экологов.

– Деньги, деньги, деньги! Нужны везде и много. Кто бы нам станок печатный подарил?!

Глава 11. Шестой техноуклад.

– Друзья, масштабные инвестиции и исследования невозможны без создания организации, отвечающей за проектирование, исследования и аудит технологий. Соответствующая структура была создана год назад. Сегодня выступит главный координатор ЦИК и ЦУР, моя правая рука, Павел Алексеевич Каменский. Он заменяет и штаб строительства, и Госплан, и бухгалтерию. Павел, расскажите в двух словах о вашем детище.

– В двух словах никак не выйдет. Добрый день! Я немного дополню доклады Андрея Владимировича про наши цифровые платформы, точнее про облачные микроприложения, работающее в платформе «Прометей». Геометрическое ядро в составе экосистемы «C3D-Прометей» потребовало массу времени для доработки, ведь оно ключевой технологический компонент для создания систем автоматизированного проектирования. Благодаря тому, что у нас имелись исходники конкурентов, мы довольно быстро справились с этой задачей и разработали «экосистему» из приложений, отвечающих за построение, редактирование, визуализацию и конвертацию геометрических моделей. «C3D-Прометей» строит геометрические модели, выполняет все необходимые геометрические вычисления и создает связи между элементами, обрабатывает данные, созданные в сторонних приложениях, и экспортирует геометрию в другие 3D-системы, в том числе системы виртуальной реальной других платформ. Например, все виртуальные модели в 3D- конференциях созданы на данном ядре.

Уже реализовано более семисот новых функций, методов и алгоритмов численного решения геометрических задач. Нам удалось добиться кратного ускорения в отдельных функциональных блоках реализуемого ядра, реализовано параллельное вычисление. Ядро постоянно совершенствуется, каждые сутки в автоматическом режиме проходит его сборка, модульное тестирование, тестирование перестроения моделей, построения плоских проекций и конвертации данных…

Геометрический моделировщик включает широкий набор инструментов для твёрдотельного и поверхностного моделирования, а также эскизирования и 2Dчерчения, ускорено выполнение булевых операций при работе с массивами тел, доработана триангуляция сложных участков граней. Параметрический решатель «C3D-Прометей» позволяет добавлять параметрические ограничения для 2D и 3D геометрии, накладывать сопряжения на самостоятельные геометрические объекты, принадлежащие пространству модели, а не только системе координат отдельного тела. Возможна трансформация всего чертежа или его отдельной части, улучшены алгоритмы решения систем ограничений в 2D решателе, что привело к более естественному поведению геометрических объектов при наложении на них ограничений и повышению стабильности работы с большими и сложными чертежами. Время импорта сборки сторонних файлов уменьшилось. Использование ядра при выполнении научно-исследовательских работ, которым требуется построение трехмерных геометрических моделей, позволит не тратить время и силы на работы над базовыми алгоритмами, сосредоточившись на решении прикладных исследовательских задач.

Ядро стало основой для виртуальных лабораторий и следующих сред разработки – «MCAD-Пифагор», механическое проектирование в 2D и 3D, «Лейбниц-EDA», проектирование электронных устройств, а также моделирование и отладки, «Гефест- CAM» управление ресурсами, процессами цифрового проектирования и моделирования. Приложение позволяет автоматизировать выполнение инженерных расчетов, структурировать все расчётные модели и варианты, упростить работу с базой данных расчетных моделей, результатов вычислений и расчетных вариантов, улучшить возможность представления и сравнения результатов инженерных работ. Уже доступен мониторинг изменений конструкторских решений, контроль эволюции и модификации расчетных моделей, что позволяет контролировать, сравнивать и наглядно визуализировать результаты цепочек вычислений, выполненных при математическом моделировании и оптимизации изделий или конструкций. «Гефест- CAM» поддерживает разработку цифровых двойников и умных цифровых двойников, изделий, производственных процессов их изготовления, системы цифрового проектирования, математического моделирования и компьютерного инжиниринга для формирования многоуровневой гиперматрицы требований, характеристик и ресурсных ограничений, математических моделей с высоким уровнем адекватности, реальным материалам, конструкциям, машинам, механизмам, приборам, сооружениям. Реализовано выполнение виртуальных испытаний материалов, конструктивных элементов, изделий, компонентов, подсистем и систем, разработки виртуальных стендов и виртуальных полигонов, выполнения на них виртуальных испытаний, автоматизации выполнения инженерных расчётов, сбора, обработки, каталогизации моделей и расчётных вариантов и подготовки сборочных файлов. В депозитарии узлов и механизмов отражается происхождение и история изменения каждой модели и результаты виртуальных испытаний. В случае одновременного выполнения проектов, их число может достигать десятков тысяч!

«Прометей-CNC» приложение числового программного управления многофункциональных обрабатывающих центров и 3-D принтеров. Реализована поддержка девяти осей, управление шаговыми двигателями и сервоприводами. «Прометей-CAD» анализирует загруженные 3D модели, как отдельные детали, так и комплексные изделия, позволяет рассчитать время их производства, стоимость, расходы материалов, выдаёт рекомендации по оптимизации производственного цикла, исходя из имеющихся мощностей – линий литья, сборочных, 3-D принтеров и обрабатывающих центров. «Прометей- SCADA» – централизованное управление несколькими технологическими линиями, узлами, локальными устройствами, машинами, логическими контроллерами и полевыми устройствами.

Если брать микро-приложения систем управления производством, то наш «MES-Прометей» поддерживает плановую и организационную составляющих производственного процесса, автоматически формирует детальное оптимизированное производственное расписание работ, операции для станков, оборудования, персонала. Разумеется, с автоформированием всей документации: производственных программ, нарядов, лимитно-заборных карт, таблиц и диаграмм загрузки оборудования и прочего. Доступна диспетчеризация производственных операций и их результатов (как положительных, так и отрицательных), внутрицеховое оперативное планирование, диспетчерский контроль потока изготавливаемых деталей по операциям, заказам, партиям, сериям, работоспособности оборудования, генерирование диаграмм Ганта, отображающих загрузку оборудования, распараллеливание критичных операций, корректировка или пересчёт производственного расписания в течение рабочей смены.

В течении месяца добавим внутрицеховое планирование и управление, продажи с формированием портфеля заказов, складское управление, управление ремонтами и обслуживанием оборудования, оперативное календарное планирование гибких автоматизированных производств, формирование расписаний для транспортных систем, осуществляющих перевозку партий деталей между цехом и складом, складские устройства приёма-выдачи партий деталей. Темпы внедрения – стахановские.

– Павел, думаю, достаточно. Те, кому нужно, узнают подробности на специализированных конференциях. Что у нас с программированием?

– Подсистема «Мимир-АСУК» поддерживает репозитарий разработчиков программного обеспечения, модули тестирования программ и оптимизации кода с учётом особенностей аппаратного обеспечения, на котором он будет выполняться.

Поставлено на поток внедрение новых алгоритмов, масштабирование и адаптация к нашему оборудованию, оптимизация языков программирования. Одни группы программистов дотягивают их для наших нужд, вторые разрабатывают интерфейс, третьи – эргономику, четвёртые – библиотеки и модули для программной среды. Вместо одной большой библиотеки используем сотни малых, и программист может выбрать те из них, которые ему действительно необходимы. Идёт доработка специализированного аппаратного обеспечения для цифровых платформ, математических сопроцессоров, материнских плат, котроллеров, которые пока будут изготавливаться в Тайване. В некоторых операциях они позволят увеличивать производительность наших «облачных» приложений в триста шестьдесят тысяч раз!

Разработаны следующие микроприложения, использующие технологии больших данных и машинного обучения: автодополнение кода, автозаполнение, автопроверка багов, тестирование и сортировка опций, автоматического рефакторинга и автоматической генерации исходного кода для библиотек и типовых интерфейсов, автоматического обновления зависимостей, «парного программирования».

– Это ещё что такое?

– Люди и роботы трудятся в облаке совместно. Один из них пишет код, а другой, просматривает и проверяет его, а потом они меняются местами. Понимаете, большая часть нужных для наших программ функций реализована в других продуктах. Зачем решать задачу, если её уже решили? Но для этого нам нужны исходники и много, своими силами не справимся.

– Будут вам исходники! – пообещал я.

– Вы не представляете, как бы они помогли! В работе микросервисы с программными роботами интеллектуальными агентами для поиска библиотек и фрагментов кода, компиляции приложения из локального в облачное, поиска неправильных шаблонов кода. Интересное приложение, позволяющее кодировать маленькие куски программы и осуществлять сложное межмодульное соединение визуально (с помощью VR-шлема). Вообще, методы визуального программирования идеально подходят для разработки интерфейсов микро-приложений наших платформ, и мы уделяем им много внимания.

Благодаря широкому использованию интеллектуальных агентов и научной организации труда мы увеличили скорость разработки программ, уменьшили на порядок количество ошибок и требования к аппаратному обеспечению. И всё же без людей никуда. На данный момент к разработке софта привлечено порядка четырёх тысяч удаленных программистов и одна тысяча двести постоянных сотрудников. И работы у нас непочатый край, хотя базовые функции «платформ» уже запущены.