<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">agronauka</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Аграрная наука Евро-Северо-Востока</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Agricultural Science Euro-North-East</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2072-9081</issn><issn pub-type="epub">2500-1396</issn><publisher><publisher-name>FARC North-East</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.30766/2072-9081.2026.27.1.219-229</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">agronauka-2397</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: МЕХАНИЗАЦИЯ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>ОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: MECHANIZATION, ELECTRIFICATION, AUTOMATION</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Разработка нейросетевой модели на Python для прогнозирования урожайности картофеля в условиях ограниченного объема данных</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Developing a Python neural network model for potato yield forecasting with limited data</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0002-7082-4876</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Москвичев</surname><given-names>Д. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Moskvichev</surname><given-names>D. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Москвичев Дмитрий Александрович, кандидат техн. наук, старший преподаватель кафедры тракторов и автомобилей </p><p>ул. Тимирязевская, д. 49, г. Москва, 127434</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dmitry A. Moskvichev, PhD in Engineering, Senior Lecturer, the Department of Tractors and Automobiles </p><p>Timiryazevskaya st., 49, Moscow, 127434</p></bio><email xlink:type="simple">moskvichev@rgau-msha.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2026</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>09</day><month>03</month><year>2026</year></pub-date><volume>27</volume><issue>1</issue><fpage>219</fpage><lpage>229</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Москвичев Д.А., 2026</copyright-statement><copyright-year>2026</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Москвичев Д.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Moskvichev D.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/2397">https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/2397</self-uri><abstract><p>Научная работа посвящена разработке нейросетевой модели на языке программирования Python для решения технологической задачи прогнозирования урожайности картофеля в условиях ограниченного объема агроклиматических данных. Разработанная программа рассматривается как элемент цифровой трансформации технологических процессов в растениеводстве, ориентированный на оптимизацию использования сельскохозяйственной техники и материальных ресурсов в агропромышленном комплексе. В исследовании использованы данные за 2022–2024 гг. о климатических условиях, типах почв и фактической урожайности картофеля по агропредприятиям Ульяновской области. Для обеспечения качества исходной информации проведена комплексная предобработка данных, включающая устранение пропущенных значений, фильтрацию статистических выбросов и нормализацию числовых параметров. Создана модель нейронной сети с использованием библиотек TensorFlow и Keras с архитектурой, включающей входной слой, два скрытых слоя по 64 нейрона и выходной слой. Особенностью исследования является работа с ограниченным объемом данных (15 наблюдений за 3 года), в связи с чем для предотвращения переобучения были применены методы регуляризации (L2, Dropout) и аугментации данных. Архитектура оптимизирована методом подбора гиперпараметров, а для оценки надежности модели применено перекрестное проверочное разделение данных. Валидация модели на тестовой выборке показала, что разработанная нейронная сеть обеспечивает среднюю абсолютную ошибку (MAE) 0,32 т/га и коэффициент детерминации (R²) 0,87. Модель превзошла по качеству прогноза множественную линейную регрессию (MAE = 0,45 т/га, R² = 0,75) и случайный лес (MAE = 0,38 т/га, R² = 0,81). Полученные результаты демонстрируют потенциал разработанного программного обеспечения для повышения эффективности планирования агротехнологических операций. Рекомендуется внедрение модели в качестве программного модуля систем поддержки принятия решений при управлении технологическими процессами в картофелеводстве.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>This research focuses on developing a neural network model in the Python programming language to solve the technological problem of forecasting potato yields with limited agroclimatic data. The developed program is considered as an element of the digital transformation of technological processes in crop production, aimed at optimizing the use of agricultural machinery and material resources in the agro-industrial complex. The study used data for 2022–2024 on climatic conditions, soil types, and actual potato yields at agricultural enterprises in the Ulyanovsk region. To ensure the quality of the initial information, comprehensive data preprocessing was performed, including the elimination of missing values, filtering of statistical outliers, and normalization of numerical parameters. A neural network model was created using the TensorFlow and Keras libraries with an architecture including an input layer, two hidden layers of 64 neurons each, and an output layer. A distinctive feature of the study is that it works with a limited amount of data (15 observations over 3 years). Therefore, regularization (L2, Dropout) and data augmentation methods were used to prevent overfitting. The architecture was optimized using hyperparameter selection, and a cross-validation split of the data was used to evaluate the reliability of the model. Validation of the model on a test set showed that the developed neural network provides a mean absolute error (MAE) of 0.32 t/ha and a determination coefficient (R²) of 0.87. The model outperformed multiple linear regression (MAE = 0.45 t/ha, R² = 0.75) and random forest (MAE = 0.38 t/ha, R² = 0.81) in forecast quality. The obtained results demonstrate the potential of the developed software for improving the efficiency of planning agricultural operations. It is recommended to implement the model as a software module for decision support systems in the management of technological processes in potato growing.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>агропромышленный комплекс</kwd><kwd>цифровые технологии</kwd><kwd>программное обеспечение</kwd><kwd>нейронные сети</kwd><kwd>оптимизация ресурсов</kwd><kwd>картофелеводство</kwd><kwd>технологические процессы</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>agro-industrial complex</kwd><kwd>digital technologies</kwd><kwd>software</kwd><kwd>neural networks</kwd><kwd>resource optimization</kwd><kwd>potato farming</kwd><kwd>technological processes</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Беленков А. И., Мазиров М. А., Зеленев А. В. Взаимосвязь урожайности зерновых культур и слагаемых параметров, влияющих на нее. Инновационные технологии в селекции, семеноводстве и возделывании зерновых культур: проблемы, достижения и перспективы: сб. научн. ст. Международ. научн. конф., посвящ. 300-летию Российской академии наук. В 2-х томах. Москва, 04–05 апреля 2024 года. М.: ФГБНУ «ФИЦ «Немчиновка», 2024. С. 85–90.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belenkov A. I., Mazirov M. A., Zelenev A. V. The relationship between the yield of grain crops and the components of the parameters that affect it. Innovative technologies in breeding, seed production and cultivation of grain crops: problems, achievements and prospects: collection of scientific articles of the International scientific conference, dedicated to the 300th anniversary of the Russian Academy of Sciences. In 2 vol. Moscow, April 04-05, 2024. Moscow: FGBNU «FITs «Nemchinovka», 2024. pp. 85–90.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ёров Ш. Ф. Оценка применения органических удобрений на развитие и урожайность картофеля раннего. Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы современной науки, достижения и инновации: сб. научн. ст. по мат-лам XIII Международ. научн.-практ. конф. Уфа, 15 декабря 2023 года. Уфа: ООО «Научно-издательский центр «Вестник науки», 2023. С. 222–227. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=59762917 EDN: RZFZTE</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yorov Sh. F. Assessment of the use of organic fertilizers on the development and yield of early potatoes. Fundamental and applied scientific research: current issues of modern science, achievements and innovations: collection of scientific articles on the materials of the XIII International scientific-practical conference Ufa, December 15, 2023. Ufa: OOO «Nauchno-izdatelskiy tsentr «Vestnik nauki», 2023. pp. 222–227. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=59762917</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Москвичев Д. А. Совершенствование системы мониторинга сельскохозяйственной техники. Мат-лы Международной научной конференции молодых учёных и специалистов, посвящённой 150-летию со дня рождения А. Я. Миловича. Москва, 03–05 июня 2024 года. М.: РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева, 2024. С. 535–539. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=PZSLBK&amp;ysclid=mkmhq06fyo360918561 EDN: PZSLBK</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Moskvichev D. A. Improvement of the monitoring system of agricultural machinery. Proceedings of the International Scientific Conference of Young Scientists and Specialists dedicated to the 150th anniversary of the birth of A. J. Milovich. Moscow, June 03-05, 2024. Moscow: RGAU – MSKHA imeni K. A. Timiryazeva, 2024. pp. 535–539. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=PZSLBK&amp;ysclid=mkmhq06fyo360918561</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Шарый П. А., Шарая Л. С., Рухович О. В., Шкуркин С. И. Методы моделирования урожайности сельскохозяйственных культур: обзор. Проблемы агрохимии и экологии. 2023;(2):62–70. DOI: https://doi.org/10.26178/AE.2023.42.74.010 EDN: TBRORS</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shary P. A., Sharaya L. S., Rukhovich O. V., Shkurkin S. I. Methods of crop production modeling: a review. Problemy agrokhimii i ekologii. 2023;(2):62–70. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.26178/AE.2023.42.74.010</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Москвичев Д. А., Хакимов Р. Т. Особенности разработки компьютерной программы для систем управления тракторами сельскохозяйственного назначения на основе искусственного интеллекта. АгроЭкоИнженерия. 2024;(4(121)):29–37. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2024-4121-29-37 EDN: OAPAPS</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Moskvichev D. A., Khakimov R. T. Specific aspects of designing ai-based computer programs for control systems of agricultural tractors. Agro-EkoInzheneriya = AgroEcoEngineering. 2024;(4(121)):29–37. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2024-4121-29-37</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Боженко П. П., Стативко Р. У. Краткая характеристика нейронных сетей. Реализация расширяемой нейронной сети. Вестник молодёжной науки России. 2019;(5):1. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44496710 EDN: SDFVWR</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bozhenko P. P., Stativko R. U. Brief characteristics of neural networks. realization of the expandable neural network. Vestnik molodёzhnoy nauki Rossii. 2019;(5):1. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44496710</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нарушевич А. Л., Болдырь Д. В., Демчук Е. В. Анализ систем глобального позиционирования в АПК. Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития: сб. VII Международ. научн.-практ. конф. Омск, 14 апреля 2022 года. Омск: Омский ГАУ имени П. А. Столыпина, 2022. С. 98–103. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48697040 EDN: AJGGFA</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Narushevich A. L., Boldyr' D. V., Demchuk Ye. V. Analiz sistem global'nogo pozitsionirovaniya v APK. Scientific and technical support of the agro-industrial complex, state and prospects of development: collection of the VII International scientific- practical conference. Omsk, April 14, 2022. Omsk: Omskiy GAU imeni P. A. Stolypina, 2022. pp. 98–103. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48697040</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Демина М. И. Прогнозирование урожайности картофеля. Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. 2008;(5(10)):47–48.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Demina M. I. Potato yield forecasting. Vestnik Rossiyskogo gosudarstvennogo agrarnogo zaochnogo universiteta = Bulletin of Michurinsk State Agrarian University. 2008;(5(10)):47–48. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Evgrafov A., Guzalov A., Moskvichev D. Experimental studies of temperature-dynamic properties of peat soils in agricultural lands. E3S Web of Conferences: XI International Conference on Advanced Agritechnologies, Environmental Engineering and Sustainable Development, Termez, Uzbekistan, October 31 – November 02, 2024. Termez, Uzbekistan: EDP Sciences, 2025. Vol. 613. No. 05003. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202561305003 EDN: KQAYOQ</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Evgrafov A., Guzalov A., Moskvichev D. Experimental studies of temperature-dynamic properties of peat soils in agricultural lands. E3S Web of Conferences: XI International Conference on Advanced Agritechnologies, Environmental Engineering and Sustainable Development, Termez, Uzbekistan, October 31 – November 02, 2024. Termez, Uzbekistan: EDP Sciences, 2025. Vol. 613. No. 05003. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202561305003 EDN: KQAYOQ</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Vinogradov O. V., Moskvichev D. A., Didmanidze O. N., Parlyuk E. P. Methods of analyzing the structure of the modular car park and the intensity of its operation. Indo American Journal of Pharmaceutical Sciences. 2019;6(3):5289–5292. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.2592821 EDN: XKYYBC</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vinogradov O. V., Moskvichev D. A., Didmanidze O. N., Parlyuk E. P. Methods of analyzing the structure of the modular car park and the intensity of its operation. Indo American Journal of Pharmaceutical Sciences. 2019;6(3):5289–5292. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.2592821 EDN: XKYYBC</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lykhovyd P., Vozhehova R., Zaiets S., Piliarska O. Selecting the best target function to Predict crop yields using their water use through regression analysis. Grail of Science. 2023;(26):185–192. DOI: https://doi.org/10.36074/grail-of-science.14.04.2023.033 EDN: VWUCFC</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lykhovyd P., Vozhehova R., Zaiets S., Piliarska O. Selecting the best target function to Predict crop yields using their water use through regression analysis. Grail of Science. 2023;(26):185–192. DOI: https://doi.org/10.36074/grail-of-science.14.04.2023.033 EDN: VWUCFC</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Van Klompenburg T., Kassahun A., Catal C. Crop yield prediction using machine learning: A systematic literature review. Computers and Electronics in Agriculture. 2020;177:105709. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105709</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Van Klompenburg T., Kassahun A., Catal C. Crop yield prediction using machine learning: A systematic literature review. Computers and Electronics in Agriculture. 2020;177:105709. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105709</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chlingaryan A., Sukkarieh S., Whelan B. Machine learning approaches for crop yield prediction and nitrogen status estimation in precision agriculture: A review. Computers and Electronics in Agriculture. 2018;151:61–69. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.05.012</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chlingaryan A., Sukkarieh S., Whelan B. Machine learning approaches for crop yield prediction and nitrogen status estimation in precision agriculture: A review. Computers and Electronics in Agriculture. 2018;151:61–69. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.05.012</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
