Symposium

Digitale Landwirtschaft - die nicht mehr ferne Zukunft

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Helmut Süß
Helmut Süß
am Freitag, 06.11.2020 - 04:57

„Digitale Landwirtschaft - Vernetzung und Interaktion“, das zentrale Thema beim Agrarwissenschaftlichen Symposium des Hans Eisenmann-Forums der TU München zeigte: Es wird intensiv geforscht, es gibt eine rasante Entwicklung.

Die digitale Landwirtschaft entfacht eine enorme Dynamik. Das war bei allen acht Vorträgen, die coronabedingt online gehalten wurden, beim agrarwissenschaftlichen Symposium des Hans-Eisenmann-Forums der TU München erlebbar. Alle Professoren und Professorinnen betonten, dass Zusammenarbeit in den komplexen wie komplizierten Themenbereichen essenziell sei, um am Schluss kompatible sowie konnektive Lösungen für die landwirtschaftliche Praxis zu erzielen.

1. Digital und umweltgerecht Land bewirtschaften: Den Auftakt bildete Professorin Cornelia Weltzien von der TU Berlin (Leibniz Institut für Agrartechnik und Bioökonomie). Quasi als Basis-Thema stellte sie die Frage: „Wird die Digitalisierung den Weg zu einer umweltgesteuerten Landwirtschaft weisen?“ Denn zukünftige Betriebe sollen Biomasse nachhaltig und umweltfreundlich produzieren – aber so effizient wie die Massenproduktion.

Dazu müssen laut Weltzien viele kleine und präzise Eingriffe so effizient wie ein groß angelegter Eingriff durchgeführt werden: „Die Verwaltung dieser intelligenten Betriebe erfordert digitale Werkzeuge: Internet of Things, Cloud Computing und Künstliche Intelligenz zur Nutzung kollektiver Daten und Kenntnisse, um die Entscheidungsfindung in der Landwirtschaft zu verbessern, sowie als Beitrag zu kollektiven Daten- und Wissensdatenbanken.“

In diesem Sinne kann, so die Professorin, die Digitalisierung als technologische Voraussetzung den Weg zu einer umweltgesteuerten Landwirtschaft ebnen: „Um tatsächliche optimale Nachhaltigkeit zu erreichen, müssen die menschlichen Kontrolleure Nachhaltigkeit als primäres Produktionsziel hinzufügen – unter Einbeziehung aller Beteiligten entlang der Wertschöpfungskette.“

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2 . Erst Daten, dann Information, und dann die Entscheidung und der Nutzen: Von Daten zur Information und dann zur Entscheidung, dies ist der konsequente Weg, damit aus den digitalen Werkzeugen auch – viertens – ein Nutzen für den Anwender entstehen kann. Dazu referierte Professorin Anne-Katrin Mahlein vom Institut für Zuckerrübenforschung in Göttingen. Sie zeigte an Forschungsbeispielen den Einsatz digitaler Technologien zum Monitoring von Pflanzen.

„Digitale Technologien zeigen bereits heute ein großes Potenzial für die effiziente Verwaltung von Anwendungen im Feld. Innovationen und enorme Fortschritte in Sensor- und Kameratechnik, Plattformen und maschinelles Lernen sind positiv zu bewerten“, konstatierte Mahlein. „Die Einbindung von Expertenwissen in die Auswertung von Sensordaten und von Ergebnissen maschinellen Lernens ist dabei unerlässlich, um das Potenzial digitaler Technologien nutzen zu können.“

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Im Bereich der Pflanzenwissenschaften geht es laut Mahlein dabei um das Erkennen von Krankheiten und Stressursachen, aber auch um Parameter wie Bestandsentwicklung und Ertragsbildung. Dazu präsentierte die Wissenschaftlerin Modellszenarien und berechnete Prognosen, die heute schon eine sehr hohe Genauigkeit aufweisen.

3. Roboter – die Revolution in der Landwirtschaft? Professor Chris McCool (Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn) stellte die Robotik und Visionen für eine Präzisionslandwirtschaft in den Fokus seiner Ausführungen: „Roboter beziehungsweise autonome Systeme bieten das Potenzial die landwirtschaftlichen Praktiken zu revolutionieren, indem sie ein pflanzenspezifisches Management ermöglichen. Dies kann nur erreicht werden, wenn sie den Zustand jeder Pflanze erfassen und verstehen können. Ein kritisches Element ist das Roboter-Sichtsystem, mit dem Roboter und autonome Systeme ihre Umgebung verstehen und erfassen können.“ In seiner Präsentation diskutierte der australische Wissenschaftler einige der Fortschritte, die in diesen Bereichen erzielt wurden, und zukünftige Arbeiten, die noch durchgeführt werden müssen: wie die Bilderkennung von verschiedenfarbigen Paprikaschoten im Gewächshaus bzw. deren automatische Ernte von speziellen Roboter-Prototypen.

4. Satellitendaten – die Hilfe aus dem All: Viele Daten bzw. Informationen werden heute über Cloud-Lösungen oder per Satellit übertragen. Damit die Übermittlung stets reibungslos erfolgen kann, nutzt man die „Verstärkung aus dem All – Satellitenkommunikation für die digitale Landwirtschaft“. Das war auch das Leitthema von Professor Andreas Knopp von der Universität der Bundeswehr in München: „Die Digitalisierung der Landwirtschaft hängt von leistungsfähigen Kommunikationsnetzen für die Anbindung von Sensoren und Effektoren an das ‚Internet der Dinge‘ ab. In vielen landwirtschaftlich bedeutenden Regionen stehen moderne Mobilfunknetze aber bisher nicht zur Verfügung.“ Satellitendienste bieten eine etablierte und zuverlässige technische Lösung für die Anbindung auch entlegener Regionen.

5. Wenn die Maschine von alleine dazu lernt: Können Maschinen selber lernen? Professorin Ribana Roscher (Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn) zeigte in ihrem Referat „Mit maschinellem Lernen zu neuen Möglichkeiten in der Landwirtschaft“ die Methoden des maschinellen Lernens auf: „Insbesondere neuronale Netzwerke werden heutzutage in kommerziellen Anwendungen weit verbreitet eingesetzt. Dieser Erfolg hat zu einer beträchtlichen Verbreitung des maschinellen Lernens in wissenschaftlichen Bereichen geführt und bietet mittlerweile zahlreiche Möglichkeiten zum Einsatz in der Landwirtschaft.“

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Roscher stellte dazu ausgewählte Ansätze vor. Als Beispiele und Potenziale für Anwendungen in der Landwirtschaft präsentierte sie Forschungsergebnisse im Bereich Vorhersagen des Pflanzenwachstums bzw. inwieweit die Ausbreitung von Krankheiten vorhersagbar sind. Maschinen-Lernen trägt dazu bei, landwirtschaftliche Aufgaben effizient, umfassend, automatisch und objektiv lösen zu können. Voraussetzung seine aber geeignete Daten und Methoden. Experten aus beiden Disziplinen (Daten und Methoden) müssen zwingend zusammenarbeiten. Denn weder gute Daten noch gute Methoden allein reichen aus.

6. Digital die Präzision der Maschinen erhöhen: Dr. Dimitrios Paraforos betreut das iFAROS Projekt an der Universität Hohenheim. Seine Ausgangsfrage lautet: „Wie genau sollte Precision Farming sein? Im Zeitalter der digitalen Landwirtschaft bieten eine Vielzahl von Werkzeugen die Möglichkeit, die Präzision und Effizienz von teilflächenspezifischen Anwendungen zu erhöhen.“ Das von ICT-AGRI finanzierte Projekt iFAROS strebt die Optimierung der variablen Düngerausbringung durch die Nutzung von Daten aus unterschiedlichen Quellen und standardisierten Werkzeugen wie Isobus an. „Das Ziel besteht einerseits darin“, so Paraforos, „die Lücke zwischen den agronomischen Erwartungen und dem Potenzial, das kommerzielle Maschinen bieten, zu überbrücken, und andererseits die Ausbringungsstrategien, aber auch die Leistung der beteiligten Maschinen zu optimieren.“ Sein Fazit trifft es auf den Punkt: „Die Digitalisierung sollte sich darauf konzentrieren, die Landwirte zu unterstützen und nicht darauf, sie zu ersetzen.“

7. Auch die Forscher digital zusammenschließen: Laut Professor Thomas H. Kolbe, Technische Universität München hat das Hans Eisenmann-Forum für die Agrarwissenschaften der TUM eine Forschungsdateninfrastruktur für die über 30 im Umfeld der Agrarwissenschaften forschenden Lehrstühle entwickelt: „Dazu wurde eine verteilte Infrastruktur für Versuchs- und Projektdaten, Geodaten, Sensornetzwerke und eine übergreifende Katalogplattform unter ausschließlicher Verwendung offener internationaler Standards aufgebaut. Zur Anbindung von Sensoren im Feld und auf den Versuchsgütern wurde ein campusweites LoRaWAN-Netz errichtet.“

Kolbe stellte diese deutschlandweit einzigartige Infrastruktur anhand von diversen Beispielen vor. Dieses Projekt zeige einmal mehr wie wichtig der Datenaustausch und eine interdisziplinäre Zusammenarbeit ist und welche (ungeahnten) Möglichkeiten daraus entstehen können.

8. Digitale Hilfe für die kleinen Bauern? Ein Blick noch weiter in die Zukunft wagte Professor Senthold Asseng (University of Florida/ TU München, Future Farming): „Wenn eine Roboter-Revolution den Landwirt ersetzt, was wird dann mit der Landwirtschaft geschehen? Wird die Robotik Möglichkeiten schaffen, die landwirtschaftliche Tätigkeit durch Diversifizierung der Landnutzung wieder zu beleben und Kleinbauern wieder wettbewerbsfähig zu machen?“ Keine konkreten Antworten, aber durchaus Szenarien der Auswirkungen neuer Technologien auf die zukünftige Landwirtschaft stellte Asseng vor. Seine Prognose: „Es wird weniger traditionelle Farmer geben. Es wird neue Herausforderungen und neue Möglichkeiten geben im Bereich Monitoring und Bestandsoptimierungen.“ Gerade die Bestandsentwicklung und zuverlässige Vorhersagen werden seiner Ansicht sehr wichtigere Komponenten werden.

Als Fazit des Symposiums bleibt

Die Wissenschaftler bekunden eine bemerkenswerte Dynamik in der digitalen Welt und eine rasante Entwicklung. Die Forschung in diesem Bereich ist weltweit auf einem sehr hohen Niveau. Die immer spezifischeren Projekte erfordern eine enge Verknüpfung mit Datenverarbeitungsspezialisten sowie der IT-Branche. Dennoch kann noch nicht abgeschätzt werden, wann bzw. welche Lösungen praxisreif und zu einem erschwinglichen Preis am Markt verfügbar sind. Doch das Tempo hat deutlich zugenommen und die möglichen digitalen Anwendungsbereiche auch.