Mehr Intelligenz auf dem Acker

Robotik und Schwarmtechnologie

Größere Arbeitsbreiten, stärkere Motoren oder mehr Durchsatz - quantitatives Wachstum war und ist in der (Land-) Technik ein wichtiger Aspekt. Und selbst wenn es nicht jeder zugibt: Außer der Nützlichkeit schwingt stets Bewunderung vor der schieren Größe mit. Thomas Herlitzius und sein Team gehen einen anderen Weg. "Feldschwarm" lautet der klingende Name für die Technologie an der ein interdisziplinäres Konsortium forscht. Herlitzius, Professor für Agrarsystemtechnik an TU Dresden, ist Sprecher der Gemeinschaft aus Hochschule, Wirtschaftspartnern und des Fraunhofer-Institutes für Verkehrs- und Infrastruktursysteme, Dresden. 

Abschied von maximaler Einzelkapazität

Das Prinzip leuchtet ein: Anstelle einer großen Maschine kommen mehrere flexible und kombinierte Einheiten zum Einsatz. Der Feldschwarm besteht aus automatisierten und selbstfahrenden Einheiten. Der Grubber ist beispielsweise nicht mehr ein einzelnes Gerät mit neun Metern Arbeitsbreite, sondern mehrere kleinere Einheiten werden (virtuell) verbunden. Abhängig von der zu arbeitenden Schlaggröße muss nicht jedes Mal die maximale Kapazität herhalten, es kann weniger sein. Das schont den Boden und spart Energie. Für den Feldschwarm sind ohnehin alternative Antriebsenergien vorgesehen. Agrarsystemtechniker Herlitzius, ein pragmatischer Visionär, und sein Team warnen vor überzogenen, sprich zu frühen, Erwartungen. 

"Ausgelöst durch eine technologische Innovation kommt zunächst der Gipfel der überzogenen Erwartungen, dem das Tal der Enttäuschungen folgt", zitiert Herlitzius das "Hype-Cycle-Modell" des US-Marktforschungsunternehmens Gartner. Daran schließe sich, im Idealfall, der Pfad der Erleuchtung an, der auf das Plateau der Produktivität münde. 

Auslastung als Zielvorgabe 

Weniger bildlich gesprochen: Ausdauer ist gefragt. Die Forschung des von der TU Dresden koordinierten Konsortiums zielt auf Auslastung der vorhandenen Kapazitäten statt einzelner Spitzenleistungen. Mit der Robotik als höchster Stufe der Automatisierung gewinnen Landwirte und Verbraucher: Die Erzeuger mit ressourcenschonendem Aufwand und die Konsumenten, indem die neue Technologie eine höchstzuverlässige Rückverfolgung der Nahrungsmittelrohstoffe ermöglicht. 

Praxisreife automatisierte Verfahren jenseits der Schwärme, unter anderem Lenksysteme, sind auf dem ""Plateau der Produktivität" angelangt. In der landwirtschaftlichen Bodenbearbeitung stehe man aber erst am Anfang, erläutert Herlitzius und bringt einen komplizierten Fachterminus ins Gespräch ein: "Collaborative Robotic", kurz Cobotic. Mensch und Maschine rücken dafür wieder näher zusammen. Die Maschine unterstützt und korrigiert die menschliche Arbeit. So reicht etwa in der industriellen ein Greifarm dem Monteur am Fließband die zu verbauenden Teile und schubst den Arbeiter bei Bedarf an, um Verletzungen zu vermeiden. Praxisreife kollaborative Robotik in der Landtechnik gibt es noch nicht. 

Erste Ansätze sind Assistenzsysteme, in denen der Mensch quasi zum "Sensor" wird, etwa in der Mähdreschereinstellung, und Entscheidungen bestätigt ("Headland Management Turn").  "Wenig variabel und stets mit einem bestimmten Kontext verbunden", urteilen die Wissenschaftler. Wirkliche Kollaboration passe sich an die jeweils aktuelle Situation und die Kompetenz des Menschen an. Bis es soweit ist, müsse in den Entwicklungsabteilungen der Landtechnikhersteller noch einiges geschehen

Dateneigentum dringend klären 

Befragt nach den Optionen für künstliche Intelligenz (KI) in der Landwirtschaft lehnt der Herlitzius deren übliche Definition als selbstlernende Informationstechnologie als zu weitgreifend ab: "Künstliche Intelligenz beruht überwiegend auf statistischen Methoden und nicht wie vielfach darstellt auf einem einer eigenständigen Gedankenwelt". Letztgenannte bleibe dem Menschen vorbehalten. 

Künstliche Intelligenz sei in erster Linie eine Frage der Rechnerkapazitäten mit der extrem schnell die Optionen geprüft werden könnten.  Ergänzend zur Rechnerkapazität benötigen statistischen Methoden der KI eine breite und gute Datenbasis. Daran mangele es in der Landtechnik, erläutert Herlitzius und fügt als Sprecher des Wissenschaftskonsortiums hinzu: "Wir beginnen gerade zu sammeln und haben deswegen die ernste Diskussion um die Herrschaft über die Daten. Für die Datenhoheit bestehe eine klare Antwort: "Die muss Landwirt beziehungsweise dem Maschinenbesitzer liegen." 

Fortschritt beginnt gelegentlich spielend im wörtlichen Sinn: Das Field Robot Event während der DLG-Feldtage ist laut Herlitzius hervorragend geeignet, um Navigation von Landmaschinen im kleinen Maßstab zu erproben. Der Dresdner Wissenschaftler legt großen Wert darauf, dass die gesamte Forschung seines Teams  und dessen Partnern darauf ausgerichtet sei, die Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft zu fördern - vom effizienten Umgang mit natürlichen sowie betrieblichen Ressourcen über eine transpatente Wertschöpfungskette bis hin zu mehr Artenvielfalt. Ein Gedanke, den verantwortungsvolle Landwirte rund um den Globus teilen dürften und der sich im Leitthema der AGRITECHNICA 2019 widerspiegelt: "Global Farming Local Responsibilty". 

Auf einen Blick

  • Feldschwarm: Flexible kleinere Einheiten statt großer Einzelkapazitäten
  • Cobotic (Collaborative Robotic) verbindet Mensch und Maschine
  • Künstliche Intelligenz basiert primär auf Rechnerkapazitäten
  • Automatisierte Bodenbearbeitung erst im Anfangsstadium
  • Nachhaltigkeit als Ziel von Feldschwarm, Cobitic und Digitalisierung

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