Kann die künstliche Intelligenz in Zukunft so gut sein wie die Landwirte?
Gurkenpflanzen werden in das autonome Gewächshaus der Universität Wageningen eingepflanzt
Am Dienstag, den 14. August, beginnt die Autonomous Greenhouses Challenge, bei der fünf internationale Teams in den Einrichtungen der Universität Wageningen & Research (WUR) versuchen, Gurken auf Distanz anzubauen. "Ziel ist es, das Wissen über die Kultivierung in Algorithmen umzuwandeln, die es Computern ermöglichen, die Bewirtschaftung in Zukunft automatisch zu regulieren, auch an Orten, an denen dieses Wissen fehlt. Die Frage ist also: Können Computer so gut sein wie Bauern?"
Wageningen University & Research
Die fünf internationalen Teams haben vier Monate Zeit, um einen Gurkenertrag aus der Ferne und ohne menschliches Zutun mit möglichst wenig Wasser, Nahrung und Energie bei größtmöglicher Leistung (d.h. Produktion) zu produzieren. Jedem Team stehen 96 Quadratmeter in den Räumlichkeiten der WUR-Geschäftseinheit Greenhouse Horticulture in Bleiswijk zur Verfügung.
"Die Teams haben teilweise eigene Algorithmen entwickelt und daraus Leistungseinstellungen wie Temperatur, Lichtmenge, CO2-Konzentration, Düngung und verschiedene kulturrelevante Parameter wie Pflanzen- und Stammdichte ermittelt", sagt die Leiterin des Forschungsteams Gartenbautechnik Silke Hemming. "Die Sensoren und Kameras, die sie in der Woche vom 20. August selbst installieren werden, messen einige dieser Anbaudaten. Die Sensoren senden die Informationen an die Computersysteme, so dass sie das Klima und die Düngung im Gewächshaus steuern können. Die Teams dürfen die Gewächshäuser nicht betreten, außer die Ausrüstung zu installieren."
Die Teams sammeln alle Daten aus der Ferne und können ihre Algorithmen für die Software kontinuierlich anpassen. Säumen: "Die Software selbst passt die Ausgabeeinstellungen wie z.B. die Temperatur an, wenn nötig. Das Ziel ist, dass die selbstlernende Software allmählich die menschliche Entscheidungsfindung übernimmt."
Der Wettbewerb wurde von der Wageningen University & Research Greenhouse Horticulture und dem Internetunternehmen Tencent organisiert. "Wir glauben, dass wir die Nahrungsmittelproduktion im Gewächshausgartenbau durch die Einführung künstlicher Intelligenz weiter verbessern können", so Hemming weiter. "Diese einzigartige Herausforderung lässt uns mit internationalen Partnern in Kontakt treten und große Fortschritte machen. Obwohl sie bereits weltweit führend in Sachen Anbaukompetenz sind, glauben wir, dass auch die niederländischen Züchter von den Ergebnissen dieser Herausforderung profitieren werden, da sie dadurch in die Lage versetzt werden, Entscheidungen auf der Grundlage sorgfältig überlegter Informationen zu treffen."
Laut Hemming wird der Einsatz künstlicher Intelligenz weltweit eine noch größere Wirkung haben. "In vielen Ländern gibt es sehr wenig Wissen über die komplexe Pflanzenproduktion. Künstliche Intelligenz kann den Menschen helfen, komplizierte Entscheidungen zu treffen, so dass sie vor Ort mit weniger Mitteln Gemüse und Obst produzieren können. Der höhere Ertrag und die höhere Produktion sind angesichts der wachsenden Weltbevölkerung besonders wichtig."
Gurke, die Pflanze der Wahl
Zusätzlich zu den autonom kontrollierten Gewächshäusern wird die Herausforderung ein Referenzgewächshaus umfassen, in dem der Chefzüchter von WUR Greenhouse Horticulture und mehrere niederländische Züchter Gurken auf authentische Weise anbauen werden. "Wir haben uns für Gurken entschieden, weil sie schnell wachsen", sagt Hemming. "Das wird es uns ermöglichen, in vier Monaten viele Informationen zu erhalten. Auch Gurkenpflanzen sind sehr schnell betroffen, wenn beim Anbau etwas falsch gemacht wird. Eine Zuchtfirma kultivierte die Pflanzen für die Teams, und die Leute von der Testfirma von WUR Greenhouse Horticulture werden die Pflanzen in die Gewächshäuser stellen. Die Erträge, ihr Wert und die damit verbundenen Kosten und Nachhaltigkeitsfaktoren werden mit dem Referenzgewächshaus verglichen."
Supervisoren von WUR Greenhouse Horticulture versorgen die Teams mit den erforderlichen digitalen Informationen. Die Informationen werden über eine Schnittstelle, die von LetsGrow.com, einem der technischen Partner von WUR, erstellt wurde, mit den Teams geteilt und von ihnen ausgegeben. Die WUR-Mitarbeiter sind verantwortlich für die Ernte und die Weitergabe von Informationen über die Standardfrucht, einschließlich des Ertragsgewichts, an die Teams. Eine internationale Jury wird den Prozess überwachen und Punkte vergeben.
"Die meisten Punkte werden für die Maximierung des Nettogewinns vergeben", erklärt Hemming. "Ein weiteres Kriterium wird die Nachhaltigkeit sein: Energie- und Wasserverbrauch, CO2-Gehalt und der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln." Außerdem erhalten die Teams Punkte für den Einsatz von künstlicher Intelligenz. Fragen wie "Wie autonom war der tatsächliche Ansatz der Teams" und "Wie realistisch konnte dieses System in großem Maßstab angewendet werden" werden die Hauptthemen sein, die von der Jury in der Endphase bewertet werden.
Ein spannender Wettbewerb
"Wir erwarten einen spannenden Wettbewerb, bei dem die Teams - deep_greens, AiCU, The Croperators, Sonoma und iGrow - unterschiedliche Ansätze verfolgen", schließt Hemming. "Für ein Team zum Beispiel wird der Fokus auf künstlicher Intelligenz liegen, während ein anderes Team die Kultivierungskompetenz hervorhebt." Der Gewinner wird in der zweiten Dezemberwoche auf der AgriFoodTech bekannt gegeben. "Wir werden viele neue Erkenntnisse für eine neue Anbaumethode für die Zukunft gewinnen."
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