Landwirtschaft und KI: Künstliche Intelligenz macht Unkraut den Garaus
Forschende der Universität und der Hochschule Osnabrück wollen zeigen, wie KI die Landwirtschaft verändern kann. Ihr Projekt ermöglicht es, dass Künstliche Intelligenz Unkraut auf Feldern erkennt und gezielt beseitigt.
Maren Pukrop sitzt an einem Rechner im vierten Stock der Uni Osnabrück - auf dem Bildschirm ein Drohnenfoto eines Maisackers. Man sieht in Dunkelgrün die Blätter der Maispflanzen in Reihe, dazwischen immer wieder unterschiedlich farbige und unförmige Flecken. "Das sind Kräuter wie Vogelmiere, weißer Gänsefuß und Taubnessel", erklärt die Geoinformatikerin.
KI lernt, Kräuter auf dem Feld zu erkennen
Sie zieht dabei mit der Maus eine Linie nach der anderen um jede einzelne dieser Pflanzen, bis ein Polygon, also ein Vieleck, entsteht. Dann das nächste Polygon und so weiter. Mehr als 20.000 Mal hat sie das in den letzten zwei Jahren gemacht. "Diese Bilder mit der Polygonen-Maske hat dann die KI bekommen. So kann die KI daraus lernen, das hier ist ein weißer Gänsefuß ist, das ist Vogelmiere und so weiter."
Künstliche Intelligenz in der Landwirtschaft
Dabei sei es wichtig, die Kräuter in verschiedenen Wachstumsphasen in das System zu integrieren. Damit die KI in der Lage ist auch Kräuter zu klassifizieren, die sie vorher noch nicht "gesehen" hat, die vielleicht auch in einem anderen Jahr aufgenommen wurden", sagt die Wissenschaftlerin. Inzwischen erkennt die KI zehn verschiedene Pflanzenarten und erledigt deren Erkennung automatisch. "Händisch bräuchte ich für eine Fläche von zwei Quadratmetern ungefähr eine Stunde, mit der KI geht das innerhalb von zwei Sekunden. Gerade wenn es nicht nur um ein paar Quadratmeter geht, sondern um Daten von mehreren Hektar, dann geht das nur mit einer KI", erklärt die 27-Jährige.
Unterscheidung von Unkräutern und Beikräutern
Die digitalen Karten mit den von der KI erkannten und markierten Unkräutern schickt Pukrop dann zum Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz in Osnabrück. Dort entsteht die sogenannte Applikationskarte, also die Karte, mit der die Spritze für Planzenschutzmittel später computergesteuert arbeiten kann. Eine weitere KI entscheidet hier darüber, welche Pflanze "Unkraut" ist und behandelt wird, oder welche als Beikraut stehen bleiben darf. "Wir wissen inzwischen, dass nicht alle Kräuter eine schädliche Wirkung auf den Bestand haben, und wir können uns erlauben, ein paar Kräuter stehen zu lassen. Damit erhöhen wir die Biodiversität und machen die Landwirtschaft umweltverträglicher", sagt Agrarwissenschaftler Dieter Trautz von der Hochschule Osnabrück. Davon können dann Insekten und andere Tiere profitieren.
Projekt soll für weniger Pestizide auf dem Feld sorgen
Neben Hochschule und Universität ist auch der Landmaschinenhersteller Amazone aus Hasbergen (Landkreis Osnabrück) an dem Projekt beteiligt. Dafür hat Mechatroniker Phillip Stark extra einen Prototypen gebaut. Das Besondere an der computer- und ki-gesteuerten Spritze für Pflanzenschutzmittel ist, dass jede Sprühdüse einzeln angesteuert werden kann. Bevor es auf dem Acker losgeht, lädt Stark die Applikationskarte auf das Gerät. Zu sehen ist eine graue, mit Kreisen gesprenkelte Fläche. "Die Kreise hier sind unsere Spotbereiche. Da können wir sehen, wo die Spritze eingeschaltet wird und wo nicht." Auf dem Feld arbeitet dann jede Düse autark die Karte ab. Das heißt, dort, wo die KI ein Unkraut erkannt hat, wird gespritzt, bei einem Beikraut daneben nicht. Das spart Pflanzenschutzmittel, führt so zu einer geringeren Bodenbelastung und spart gleichzeitig Geld, denn die Mittel sind teuer.
Und bald geht alles noch viel schneller
Drei Jahre forschen sie nun an dem Projekt. Noch dauert es zwei Tage, bis die Daten so aufbereitet sind, dass die Arbeiten auf dem Feld beginnen können. Doch das soll bald schon viel schneller gehen, sagt Maren Pukrop. "Wir konnten zeigen, dass unser System funktioniert. Ich denke, in ein paar Jahren sind wir soweit, dass alles auf Knopfdruck funktioniert."
