KI in der Landwirtschaft

Aufbruch in eine neue Landwirtschafts- und Agrarwelt

von Bernhard Haselbauer

Die Land-, Forstwirtschaft und Fischerei ist als Teil der Volkswirtschaft in Deutschland nach wie vor ein bedeutender Wirtschaftsbereich. Im Jahr 2017 setzten die deutschen Landwirte, die neben der Forstwirtschaft und Fischerei den Großteil des primären Sektors bilden, insgesamt rund 38 Milliarden Euro netto um. Die Landwirtschaft ist ebenso ein guter Kunde und Landwirte fragen viele Betriebsmittel, Investitionsgüter und Dienstleistungen nach.

Neben dem Klimawandel und dem Wetter steht die Landwirtschaft vor vielen Herausforderungen, die es zu meistern gilt. Hier auch im Hinblick auf die aktuellen Forderungen der Bundesregierung, den Einsatz von Dünger und Herbiziden zu begrenzen. Und genau dabei können digitale Helfer den Landwirten behilflich sein. Drohnen beobachten den Pflanzenwuchs und Lenksysteme steuern heute schon per GPS-Signal autonome Landmaschinen. Mit Satellitenaufnahmen und GPS-Signalen kann zudem auch Dünger eingespart werden. Die Digitalisierung hat damit heute schon Einzug in moderne Agrarunternehmen gehalten. Ziel eines jeden Landwirtes wird es in Zukunft sein, Daten zu sammeln. Digitale Methoden dienen dabei als Hinweis-Systeme. Durch Satelliten, Drohen und die richtige Sensorik gilt es nun, die gewonnenen Daten zu verknüpfen und neue Erkenntnisse daraus zu gewinnen. Durch schlaue Algorithmen lassen sich dann bessere Vorhersagen treffen.

Die vollautomatische Farm

Wie sieht aber nun die Landwirtschaft in Zukunft aus und was kommt auf Landwirte und Agrarunternehmen zu? Wird sich die Landwirtschaft radikal verändern durch die neuen Technologien? Ja, das wird sie, wie sich am Beispiel der Firma Iron Ox nachvollziehen lässt. Das Unternehmen aus Kalifornien hat es im Jahr 2018 schon geschafft, die erste autonome Indoor-Farm zu entwickeln und zu betreiben. Die vollautomatische Farm arbeitet mit Robotern, die pflanzen und ernten. Die Landwirtschaftsfabrik soll ca. 30-mal mehr Gemüse produzieren als ein tradierter Bauernhof und dies mit weniger Platzbedarf. Ob Sommer oder Winter, egal wann, die Roboter-Farm produziert immer. Neben Pflanz- und Ernte-Robotern kommen auch diverse Kameraanlagen zum Einsatz, die durch Bilderkennung und künstliche Intelligenz den Erntezeitpunkt bestimmen können. Bislang sind die Produk­tionskosten jedoch noch erheblich höher als für konventionelle landwirtschaftliche Produktionsverfahren.

Kognitive Landwirtschaft – Wohin geht die Reise?

Das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering (IESE) hat vor kurzem erst das Leitprojekt „Cognitive Agriculture“ ins Leben gerufen. Das Projekt soll die landwirtschaftliche Produktion mithilfe sensorbasierter Datenerfassung und weitreichender Automatisierungsprozesse ebenso umwelt- und ressourcenschonend wie hocheffizient zu machen.

Dabei setzt das Institut auf maschinelle Lernverfahren im Hinblick auf die Mustererkennung. Verglichen werden dabei Hunderte von Pflanzen, um zum Beispiel Veränderungen im Wachstum zu erkennen. Als Grundlage dafür müssen jedoch noch viele landwirtschaftliche Daten erhoben und gewonnen werden.

Künstliche Intelligenz auf dem Acker

Der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) birgt ein enormes Potenzial für die Agrarwirtschaft und die angrenzende Ernährungswissenschaft – davon soll auch der Mittelstand profitieren. Im Rahmen der im April 2019 gestarteten Wettbewerbsphase des Innovationswettbewerbs „KI als Treiber für volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) wird unter der Koordination des DFKI im Projekt Agri-Gain ein Konzept einer großen Plattform realisiert, die einen leichten Zugang („Gateway“) zu KI-Technologien für diese Branche schafft. In der Plattform sollen auf den Anwendungskontext zugeschnittene KI-Funktionen bereitgestellt werden, welche einfach, d. h. ohne Expertenwissen, anwendbar sind. Auf diese Weise soll es auch mittelständischen Betrieben – die sich in der Regel keine eigenen KI-Experten leisten können – möglich sein, intelligente Technologien zu nutzen, um wettbewerbsfähig zu bleiben und neue sowie verbesserte Dienstleistungen anbieten zu können.

Durch die enge Zusammenarbeit mit den zentralen Stakeholdern der Agrar- und Ernährungswissenschaft werden dabei die Akzeptanz und der nachhaltige Betrieb der Plattform gewährleistet. Nicht zuletzt ist die Definition und Realisierung konkreter Use-Cases, die KI-Services der Plattform nutzen, um innovative Anwendungen zu realisieren – z. B. im Bereich der Unkrautregulierung, der Tierhaltung oder der Lebensmittelverarbeitung –, ein zentraler Bestandteil des Projekts. Nur so ist es den Verbundpartnern möglich, das große Potenzial der Plattform zu demonstrieren und zu evaluieren. Bei erfolgreicherer Evaluation der Wettbewerbsphase ist die Umsetzung der Plattform ab Januar 2020 geplant. //

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