Аннотация
В условиях глобального роста населения, которое к 2050 году может увеличиться на 2 миллиарда человек, потребность в продовольствии возрастет на 60%. Для аграрной экономики это создает вызов, требующий перехода от традиционных методов планирования к высокоточным цифровым моделям. Машинное обучение становится «сельскохозяйственным ускорителем», позволяя оптимизировать производственные циклы и минимизировать экономические риски. Целью работы является исследование эффективности применения алгоритмов машинного обучения для прогнозирования ключевых экономических показателей аграрного сектора. В исследовании использованы методы интеллектуального анализа данных, включая алгоритмы случайного леса, метод опорных векторов и градиентный бустинг. Оценка точности моделей проводилась на основе средней абсолютной процентной ошибки. Установлено, что применение ансамблевых методов обеспечивает точность прогнозирования урожайности и рыночных цен с погрешностью не более 10%. Анализ данных показывает, что внедрение технологий искусственного интеллекта способствует росту совокупной факторной производительности аграрных предприятий, сокращая расходы на логистику и ресурсы (удобрения, воду). Выявлено, что внешние факторы, такие как погодные условия, оказывают более значимое влияние на точность прогноза, чем генотип почвы. Полученные модели могут быть использованы фермерскими хозяйствами и государственными органами для принятия обоснованных управленческих решений, обеспечения продовольственной безопасности и повышения конкурентоспособности агропромышленного комплекса на мировом рынке.
Ключевые слова
Цитирование
Использованные источники
- Akhavizadegan, F., Ansarifar, J., Wang, L., Huber, I., & Archontoulis, S. V. (2021). A time-dependent parameter estimation framework for crop modeling. Scientific Reports, 11(1). https://doi.org/10.1038/s41598-021-90835-x
- Bouras, E. H. (2021). Water requirement and cereal yields in the Southern Mediterranean : observation, seasonal forecast and impact of climate change. HAL (Le Centre Pour La Communication Scientifique Directe). https://theses.hal.science/tel-03616186
- Brinkhoff, J., Dunn, B. W., Dunn, T., Schultz, A., & Hart, J. (2025). Forecasting field rice grain moisture content using Sentinel-2 and weather data. Precision Agriculture, 26(1). https://doi.org/10.1007/s11119-025-10228-2
- Cartolano, A., Cuzzocrea, A., & Pilato, G. (2024). Analyzing and assessing explainable AI models for smart agriculture environments. Multimedia Tools and Applications, 83(12), 37225. https://doi.org/10.1007/s11042-023-17978-z
- Chaterji, S., DeLay, N. D., Evans, J., Mosier, N. S., Engel, B. A., Buckmaster, D. R., Ladisch, M. R., & Chandra, R. (2020). LATTICE: Machine Learning, Data Engineering, and Policy Considerations for Digital Agriculture at Scale. HAL (Le Centre Pour La Communication Scientifique Directe). https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03096467
- Huber, F., Engler, H., Kicherer, A., Herzog, K., Töpfer, R., & Steinhage, V. (2023). Grouping Shapley Value Feature Importances of Random Forests for explainable Yield Prediction. arXiv (Cornell University). https://doi.org/10.48550/arxiv.2304.07111
- Krishna, P. A., Narayana, G. V. S., Kotha, S. K., & Pattnayak, D. (2026). Machine Learning Based Agricultural Price Forecasting for Major Food Crops in India Using Environmental and Economic Factors. 7. https://doi.org/10.3390/blsf2025054007
- Paudel, D. (2023). Machine learning for large-scale crop yield forecasting. https://doi.org/10.18174/588095
- Proceedings of the 20th Conference on Computer Science and Intelligence Systems (FedCSIS). (2025). Annals of Computer Science and Information Systems, 43. https://doi.org/10.15439/978-83-973291-6-4
- Ryo, M. (2022). Explainable artificial intelligence and interpretable machine learning for agricultural data analysis. Artificial Intelligence in Agriculture, 6, 257. https://doi.org/10.1016/j.aiia.2022.11.003
- Ugwu, O. P.-C., Ogenyi, F. C., Alum, E. U., Eze, V. H. U., Basajja, M., Ugwu, J. N., Ugwu, C. N., Ejemot-Nwadiaro, R. I., Okon, M. B., Egba, S. I., & Ejim, U. D. (2025). Implementing artificial intelligence and machine learning algorithms for optimized crop management: a systematic review on data-driven approach to enhancing resource use and agricultural sustainability. Cogent Food & Agriculture, 11(1). https://doi.org/10.1080/23311932.2025.2569982
- Мauina, G., Aitimova, U., Kadyrova, A., Adikanova, S., Syzdykpayeva, A., Seitakhmetova, Z., Alimagambetova, A., & Shekerbek, A. (2025). Assessing external factors of the agro-industrial complex efficiency based on data. Bulletin of Electrical Engineering and Informatics, 14(5), 4100. https://doi.org/10.11591/eei.v14i5.10459
- Hasan, M., Marjan, M. A., Uddin, M. P., et al. Ensemble machine learning-based recommendation system for effective prediction of suitable agricultural crop cultivation. Journal of Agriculture and Food Research, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2023.100902
- Sabitov, B., Kartanova, A. Dzh., Kurmanbek uulu, T., et al. Modeling and forecasting tasks of agriculture based on machine learning. Issyk-Kul Research Series, 2023. http://issyk-kul.research.kg/120
- Botero-Valencia, J., García Pineda, V., Valencia-Arías, A., et al. Machine Learning in Sustainable Agriculture: Systematic Review and Research Perspectives. Sustainability, 2025. https://doi.org/10.3390/su152115320
- Nayak, G. H. H., Alam, M. W., Singh, K. N., et al. Exogenous variable driven deep learning models for improved price forecasting of TOP crops in India. Frontiers in Sustainable Food Systems, 2024. https://doi.org/10.3389/fsufs.2024.1352495
- Lionel, B. M., Musabe, R., Gatera, O., et al. A comparative study of machine learning models in predicting crop yield. Agricultural Data Science, 2025. https://doi.org/10.1007/s44147-024-00412-w
- Aldawoud, R., & Sbaï, Z. Multi-level Optimization-based Ensemble Machine Learning for Efficient Crop Yield Prediction in Saudi Arabia. Arabian Journal for Science and Engineering, 2025. https://doi.org/10.1007/s13369-024-09852-w
- Manjunath, M., & Prince Palayyan, B. An Efficient Crop Yield Prediction Framework Using Hybrid Machine Learning Model. Applied Sciences, 2023. https://doi.org/10.3390/app132312658
- Elbeltagi, A., Srivastava, A., Cao, X., et al. An interpretable machine learning approach based on SHAP, Sobol and LIME values for precise estimation of daily soybean crop coefficients. Agricultural Water Management, 2025. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.109153