Datenaustausch in der Landwirtschaft: Projekt Agri-Gaia

Auf Basis innovativer Agrartechnologie erforscht das Projekt Agri-Gaia den Einsatz von KI in der Landwirtschaft. Bild: Hochschule Osnabrück

Die Landwirtschaft sieht sich gewaltigen Herausforderungen gegenüber: Einerseits muss sie immer mehr Menschen ernähren und demzufolge immer effizienter mit der vorhandenen Ackerfläche umgehen.
Andererseits ist sie in Zeiten des Klimawandels aufgefordert, möglichst ökologisch zu agieren und sich schnell an immer neue Rahmenbedingungen anzupassen.

Künstliche Intelligenz kann den Landwirten als Werkzeug dienen, um Ressourcen effizienter zu nutzen und Ökosysteme nachhaltig zu schützen.

Um die vielen Datensätze, die in der digitalisierten Landwirtschaft entstehen, über Betriebe und Hersteller hinweg austauschbar zu machen, erarbeitet das Projekt „Agri-Gaia“ eine herstellerübergreifende Infrastruktur für den Austausch von Daten.

Denn die Entwicklung KI-gestützter Lösungen für landwirtschaftliche Anwendungen erfordert Forschungskompetenzen, die über die Möglichkeiten mittelständischer Unternehmen hinausgehen.

Zudem fehlt es an effizienten Strategien, aktuelle und branchenspezifische KI-Verfahren für vielfältige Anwendungsentwicklungen zugänglich zu machen.

Offenes KI-Ökosystem für die Agrar- und Ernährungsindustrie

Hier setzt das Projekt Agri-Gaia an. Gemeinsam mit einer wachsenden Zahl von Unterstützern aus Verbänden, Forschung, Politik und Industrie arbeiten die Projektpartner unter der Leitung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) daran, eine offene, dezentrale Infrastruktur für die Entwicklung und den Austausch von KI-Algorithmen in der Landwirtschaft zu entwickeln.

Auf diese Weise soll ein KI-Ökosystem für die mittelstandsgeprägte Agrar- und Ernährungswirtschaft geschaffen werden, das auf der europäischen Cloud-Initiative GAIA-X basiert.

Zum Konsortium zählen neben dem DFKI die AgBrain GmbH, der Agrotech Valley Forum e.V., die Amazonen-Werke H. Dreyer GmbH & Co. KG, die Robert Bosch GmbH, die CLAAS E-Systems GmbH, die Hochschule Osnabrück, die Josef Kotte Landtechnik GmbH, die Maschinenfabrik Bernard Krone GmbH & Co. KG, die LMIS AG, die Universität Osnabrück und die Wernsing Feinkost GmbH.

Entwicklung für die Agrarwirtschaft vorantreiben

Robert Everwand, Clustermanager des Agrotech Valley Forums: „Digitalisierung ist eine Voraussetzung für eine zukunftsfähige Landwirtschaft. Gleichzeitig stellt sie die landwirtschaftlichen Akteure vor große Hürden. Mit Agri-Gaia wollen wir auch mittelständischen Unternehmen die Möglichkeit geben, die Entwicklung intelligenter Technologien für die Agrarwirtschaft voranzutreiben. Davon profitieren nicht nur die Unternehmen und die landwirtschaftlichen Betriebe, sondern letztlich wir alle.“

Agri-Gaia ist der erste Use Case der Anwendungsdomäne Agrar im europäischen Großprojekt GAIA-X. Darin erarbeiten Vertreterinnen und Vertreter aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft die Grundlage einer modernen, domänenübergreifenden Dateninfrastruktur, welche die digitale Souveränität Europas sicherstellen und einen Datenaustausch im Rahmen der europäischen Datenschutz–Grundverordnung ermöglichen soll.

Prof. Dr. Joachim Hertzberg, Leiter des DFKI-Labors Niedersachsen und Professor an der Universität Osnabrück: „Mit Agri-Gaia haben wir einen Nerv getroffen. Der Bedarf an einer sicheren vernetzten Dateninfrastruktur, wie sie in GAIA-X angestrebt wird, ist riesig – insbesondere für KI-Entwicklungen. Zahlreiche Firmen aus dem gesamten Agribusiness-Wertschöpfungssystem sind bereits auf uns zugekommen und planen, den Standard zu unterstützen und Teil des Agri-Gaia-Ökosystems zu werden.“

Branchenspezifische KI-Bausteine für innovative Anwendungen

Zur Schaffung dieses Ökosystems realisieren die Partner eine innovative B2B-Plattform, die branchenspezifisch adaptierte KI-Bausteine als leicht verwendbare Module bereitstellt und Anwender mit Entwicklern von KI-Algorithmen zusammenbringt.

Ziel des Projekts ist es, den Kreis von der Sensordatenaufnahme auf der Landmaschine über das Trainieren der Algorithmen auf entsprechenden Servern bis zur kontinuierlichen Aktualisierung und Optimierung dieser Algorithmen zu schließen.

Hierfür werden in Agri-Gaia entsprechende Schnittstellen und Standards entwickelt, die eine herstellerübergreifende Infrastruktur entstehen lassen. So kommt das Projekt der gesamten Agrarbranche zugute und ermöglicht innovative Geschäftsmodelle.

Insbesondere Start-Ups und kleine Unternehmen können mit ihren daten- und algorithmenbasierten Dienstleistungen einen breiten Markt erreichen. Auf diese Weise soll Agri-Gaia wie ein KI-Katalysator wirken, der im gesamten Agribusiness dafür sorgt, dass KI-Technologien an verschiedensten Stellen zum Einsatz kommen – für eine effiziente und zugleich nachhaltige Landwirtschaft.

Entscheidungshilfen für eine nachhaltige Bewirtschaftung

Die Arbeitsgruppe Fernerkundung und Digitale Bildverarbeitung des Instituts für Informatik an der Universität Osnabrück wird in landwirtschaftlichen Betrieben Daten erheben, anhand derer Prognosemodelle entwickelt werden können.

Mit Hilfe Künstlicher Intelligenz (KI) sind die Forscher in der Lage, aus der Vielzahl erhobener Daten Muster zu erkennen und zu klassifizieren, Prognosemodelle zu entwickeln und daraus dann Handlungsempfehlungen abzuleiten.

„Primäres technisches Ziel ist es, dem Landwirt durch Bereitstellung von Modellen und KI-basierter Bestandskartierung über die Agri-Gaia-Plattform Entscheidungshilfen für eine nachhaltige Bewirtschaftung seiner Flächen zur Verfügung zu stellen“, erklärt Dr. Thomas Jarmer, Leiter des Projektes „Agri-Gaia“ an der Universität Osnabrück.

„Wir erheben Daten auf dem Acker sowie mit verschiedenen Kamerasystemen auf Drohnen und nutzen darüber hinaus Satellitendaten und weitere Datenquellen, um Bilder von Einzelpflanzen sowie Teilflächen zu generieren“, sagt Jarmer. Diese Daten ermöglichen es, Aussagen über die Entwicklung von Pflanzen zu treffen. „So kann der Landwirt teilflächenspezifische Maßnahmen durchführen, ohne die gesamte Ackerfläche bearbeiten zu müssen“, erläutert der Fernerkundler. Das biete sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile: „Der Landwirt kann an den notwendigen Stellen in der richtigen Menge gezielt düngen oder Unkraut bekämpfen und so seine Flächen viel nachhaltiger bewirtschaften.“

Das Projekt Agri-Gaia wird vom BMWi mit einer Fördersumme von rund 12 Millionen Euro über drei Jahre gefördert.