Landwirtschaft und künstliche Intelligenz: So werden Agribots die Landschaft revolutionieren

Wir stehen erst am Anfang, aber wir sehen bereits etwas Wichtiges. Dies ist die Erweiterung der Anwendungen künstlicher Intelligenz im primären Sektor, der Landwirtschaft. Ein Sektor von

die weniger gesprochen und geschrieben wird als die anderen, die aber in Bezug auf zwei Faktoren erneut in den Mittelpunkt unserer Aufmerksamkeit rücken wird: das Klimachaos und der Einsatz intelligenter Maschinen zur Verbesserung, Optimierung und Säuberung der Kulturen, die die Grundlage der Ernährung bilden. In Wirklichkeit passiert bereits etwas Wichtiges, wie uns das Magazin „The Economist“ in einem kürzlich erschienenen Artikel mitteilt, von dem wir Ihnen die wichtigsten Passagen anbieten.

In der Landschaft von Salisbury

Langsam aber sicher schwingt eine spinnenförmige Maschine von der Größe eines Golfwagens eine Elektrode an der Basis einiger Pflanzen. Alle paar Sekunden kommt eine kleine Rauchwolke heraus wie ein brennendes Gras, das von Hochspannung getroffen wird.

Das Gerät, das diese Arbeit erledigt, ist ein Prototyp eines Unkrautbekämpfungsroboters. Es wurde von der Small Robot Company entwickelt, einem Startup, das von einem alten Munitionsdepot in der Nähe von Salisbury im Südwesten Großbritanniens aus operiert.

Auf Initiative verschiedener Start-ups werden solche Geräte, die als „Agribots“ bezeichnet werden, in vielen Formen und Größen entwickelt. Spuren anderer Prototypen im Schlamm führen zur Werkstatt der Small Robot Company, wo eine Reihe von 3D-Druckern leuchtend orangefarbene Kunststoffkomponenten herstellt.

Diese Tönung macht Geräte leichter zu verfolgen, wenn sie während der Arbeit auf einem Feld ausfallen. Dies ist ein klares Zeichen dafür, dass Landwirte und Wissenschaftler hart daran arbeiten, diese Maschinen zu bauen und zu testen.

Die Herbizid-Agribots

Das Jäten von Unkräutern, den sogenannten Unkräutern, ist unerlässlich, um die Ernteerträge zu verbessern, aber es wird immer schwieriger, dies mit traditionellen Mitteln zu tun. Einige Unkräuter werden zunehmend resistent gegen Herbizide. Letztere unterliegen einer immer strengeren Regulierung. Teilweise wurden sie sogar verboten.

Außerdem suchen viele Verbraucher nach Bio-Produkten. Darüber hinaus bedeutet der Arbeitskräftemangel, dass das wiederholte Jäten des Bodens mit einer von einem Traktor gezogenen mechanischen Hacke teuer ist. Es braucht Zeit und ist nicht immer effektiv.

Das Jäten von Unkraut ist eine Aufgabe, die die meisten Landwirte gerne einem Roboter überlassen würden. Aber damit ein Roboter seine Arbeit gut machen kann, muss er in der Lage sein, ein Unkraut von einer guten Ernte zu unterscheiden. Dies wird mit Fortschritten in der Computer Vision immer erreichbarer.

Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) werden bei der Bildklassifizierung immer besser. Manche Smartphone-Apps sind mittlerweile in der Lage, eine Pflanze anhand eines einfachen Fotos zu identifizieren. Mit Kameras ausgestattete Roboter jäten nicht nur Unkraut, sondern automatisieren auch andere landwirtschaftliche Aufgaben.

Agribots, fahrerlose Traktoren und andere Arten der landwirtschaftlichen Automatisierung bilden eine Industrie, die laut dem amerikanischen Forschungsunternehmen MarketsandMarkets jährlich um etwa 23 % wachsen und bis 20 einen Wert von mehr als 2025 Milliarden Dollar haben soll.

Dick der Blaster

Sobald Sie ein Unkraut gefunden haben, gibt es mehrere Möglichkeiten, es loszuwerden. Der Agribot der Small Robot Company namens Dick tötet sie durch Stromschläge. Die Räder des Roboters arbeiten als Elektrode, um den Bodenkontakt herzustellen, während eine andere Elektrode bewegt wird, um sich der Pflanze zu nähern und sie zu berühren.

Bei Kontakt erzeugt das Gerät einen Kreislauf, der Wärme freisetzt, die die Pflanzenzellen zum Kochen bringt und sie sofort vom Stamm bis zur Wurzel abtötet. Dies kann mehrere tausend Volt dauern, selbst wenn die Spannung an die Art des Unkrauts angepasst ist. Die Pflanzenreste können dann auf natürliche Weise im Boden verrotten.

Dick wird mit zwei anderen Agribots, Tom und Harry, allesamt intelligente Geräte, zusammenarbeiten. Die Idee, sagt Ben Scott-Robinson, einer der Mitbegründer des Unternehmens, ist, dass Tom Felder routinemäßig mit einem sehr feinen Detaillierungsgrad scannt.

Ausgestattet mit Kameras und anderen Sensoren kann die allradgetriebene Maschine rund 20 Hektar am Tag abdecken und den Status jeder Pflanze sowie die Bodenbeschaffenheit kartieren. Wenn Unkraut erkannt wird, springt es in Aktion, um es zu zappen.

Harry, der dritte Agribot, befindet sich noch in der Entwicklung. Es wird Aufgaben wie das Pflanzen von Samen und das Aufbringen bestimmter Düngermengen auf jede Pflanze ausführen, ein Prozess, der als Mikrodosierung bekannt ist.

Tom und Harry, die Detektive

Tom wird im August in Produktion gehen. Frühe Versionen werden bereits auf einigen Farmen in Großbritannien verwendet, darunter das Leckford Estate, das von einer großen Supermarktkette betrieben wird. Dick wird später in diesem Jahr in Aktion treten.

Tom hat bereits gelernt, breitblättrige Unkräuter zu erkennen, und wurde in der schwierigeren Kunst geschult, Gräser zu identifizieren, die wie Getreide aussehen. Im Gegensatz zu vielen Gemüsesorten wird Getreide sehr dicht in Reihen angebaut, was das mechanische Jäten zu einem komplizierten Vorgang macht. Bewaffnet mit Toms Algorithmen sollte Dick in der Lage sein, Unkraut in Getreidereihen akkurat zu entfernen.

Das Unternehmen wird diese Bots als Service anbieten. Tom wird in einem Schuppen auf der Farm wohnen, wo der Landwirt die Daten herunterladen kann. Dick und Harry werden an Farmen geliefert und auf Leistung bewertet. Laut Scott-Robinson – dem anderen Mitbegründer der Small Robot Company – wird dieses Geschäftsmodell Landwirte davon überzeugen, dass die Kosten für den Einsatz von Agribots im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zur Ausrottung und Unkrautbekämpfung vorteilhaft sind. Es wird auch zusätzliche Vorteile bieten, wie z das Fehlen von Chemikalien.

Der „elektrische Prozess“

Dicks Verbrennungssystem wird von RootWave geliefert, einem weiteren britischen Start-up-Unternehmen mit Sitz in der Nähe von Leamington. RootWave, das es den „elektrischen Prozess“ nennt, hat bereits eine tragbare Version für das punktuelle Jäten entwickelt. Das Elektrozid stört weder den Boden noch schädigt es Mikroben, sagt Andrew Diprose, der Chef des Unternehmens.

Aus Sicherheitsgründen müssen Agribots, wie alle landwirtschaftlichen Maschinen, von geschulten Bedienern bedient werden. Eingebaute Sicherheitsfunktionen wie Sensoren, die eine sich nähernde Person oder ein Tier erkennen, schalten den Roboter ab und reduzieren das Risiko.

RootWave arbeitet mit anderen Unternehmen zusammen, die an dem elektrifizierten Prozess interessiert sind. Darunter auch Steketee, ein niederländischer Hersteller von Landmaschinen. Seine von Traktoren gezogenen Hacken verwenden bereits Computer Vision. Steketee rüstet ein Auto mit Kameras aus. Bewegen Sie die Hackmesser bei weit auseinander liegenden Feldfrüchten, wie z. B. Gemüse, hinein und heraus, um Unkraut nicht nur entlang der Furchen, sondern auch zwischen einzelnen Pflanzen zu ziehen.

Pflügen

Agribots können auch pflügen. Das sagt Boyer, ein KI-Experte, der für IBM und Facebook arbeitete, bevor er FarmWise mitbegründete, ein Unternehmen aus San Francisco, das 2016 mit der Entwicklung von Landwirtschaftsrobotern begann.

Nach einigen Feldversuchen steht das Unternehmen kurz vor der Markteinführung seines ersten Agribots namens Titan. Dieser kann selbstständig durch ein Gemüsefeld (Salat, Brokkoli und Blumenkohl) gehen und einzelne Pflanzen und deren Standort identifizieren.

Während er sich über den Boden bewegt, setzt der Titan eine Reihe rotierender Klingen ein, die sich automatisch anpassen, um den Boden auf eine geeignete Tiefe für die Unkrautbeseitigung zu pflügen.

Zukünftige Versionen werden andere Aufgaben erledigen, wie z. B. Aussaat und Mikrodosierung von Düngemitteln und anderen Pestizidbehandlungen, die direkt einzelnen Pflanzen verabreicht werden. „Es geht um personalisierte Pflanzenpflege“, sagt Mr. Boyer.

Die individuelle Pflege der Pflanze

Autonome Agribots müssen mit Systemen konkurrieren, die von intelligenten Traktoren gezogen werden. Die meisten modernen Traktoren und Mähdrescher können dank GPS und anderen Sensoren ohne Fahrer arbeiten. Einige Traktoren verwenden digitale Erntekarten, die von Satelliten und Drohnen stammen, um Orte zu markieren, an denen Dünger oder Pestizide benötigt werden.

Große Traktorenhersteller wie John Deere und CNH Industrial – der Maschinenbauer Case und New Holland – entwickeln vollständig selbstfahrende Traktoren.

Wenn der Einsatz von Chemikalien bei Feldfrüchten erforderlich ist, können sowohl Traktorsysteme als auch Agribots Mikrodosen auf einzelne Pflanzen auftragen, die sie benötigen, anstatt ein ganzes Feld zu besprühen. Einige Hinweise deuten darauf hin, dass die Mikrodosierung die auf eine Kulturpflanze gesprühte Herbizidmenge um 90 % oder mehr reduzieren könnte.

Der deutsche Chemieriese BASF arbeitet mit dem Ingenieurbüro Bosch an einem Sprühsystem, das Pflanzen identifiziert und dann hochgradig gezielt Herbizide ausbringt.

Die Rolle der künstlichen Intelligenz

Auch die für die Ernte von Pflanzen entwickelten Agribots sind KI-gesteuert. Diese Maschinen sind in der Regel in vielen Formen und Größen erhältlich und verwenden eine Vielzahl spezifischer Systeme zum Ernten einzelner Feldfrüchte wie Tomaten, Spargel und Salat.

Dies deutet darauf hin, dass sich Agribots, die Pflanzen entwurzeln und heilen, auf ähnliche Weise entwickeln werden. Ihre Form hängt von der betreffenden Kultur und ihrem Standort ab, der ein Feld, ein Weinberg oder eine Obstplantage sein kann.

Einige können intelligente Maschinen sein, die von selbstfahrenden Traktoren gezogen werden, während sie in anderen Fällen als Schwärme kleiner Farmen eingesetzt werden.

Die einzige sichere Sache ist, dass die Bauern keinen Cent für sie ausgeben, wenn sie nicht beweisen, dass sie der Aufgabe gewachsen sind.