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Die Ausgangssituation: Was ist die ökologische Herausforderung?
Herbizide zur Bekämpfung von Unkraut sind Fluch und Segen zugleich. Für die Landwirtschaft sichern sie hohe Erträge, sie tragen jedoch ebenso zum Artensterben bei, denn: Eine geringe Pflanzenvielfalt auf dem Acker reduziert den Lebensraum und das Nahrungsangebot für Insekten. Insekten sind wiederum unentbehrlicher Bestandteil im Ökosystem, beispielsweise als Bestäuber oder als Nahrungsquelle für Vögel und kleine Säugetiere.
Bislang fehlt bei der „Unkraut“-Bekämpfung eine Unterscheidung zwischen unerwünschten Pflanzen, die das Gedeihen der eigentlichen Kulturpflanze verhindern, und harmlosen Beikräutern, die in der Landwirtschaft nicht weiter stören, aber ein Plus für die Artenvielfalt bieten.
Die Idee: Welchen Beitrag kann KI konkret leisten?
Das Projekt „Cognitive Weeding“ hat ein Konzept entwickelt, um Un- und Beikräuter voneinander zu unterscheiden. Ziel ist es, den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu senken oder gänzlich zu vermeiden und die mechanische Unkrautregulierung zu erleichtern. Beikräuter werden so gezielt geschützt, um Lebensraum und Nahrungsquellen für Insekten und Bienen zu bieten. Das Beikrautmanagement soll mittels Künstlicher Intelligenz (KI) und Sensortechnologien an die Kulturpflanzenart und über Anbauperioden hinweg angepasst werden. Dazu werden die wichtigsten Kulturarten identifiziert und die häufigsten Beikräuter und Unkräuter auf ihren potenziellen Nutzen und Schaden hin analysiert.
Aus den pflanzenbaulichen Überlegungen werden nun im zweiten Schritt konkrete Anforderungen an die KI und Sensortechnik abgeleitet. Auf Basis von Sensorerfassungen, automatisierter Pflanzenbestimmungen und anderen gesammelten Daten, wie etwa dem Witterungsverlauf und Standorteigenschaften, kann ein KI-System kontextspezifische Empfehlungen zur Unkrautregulierung ableiten. Im Projekt wird das System entwickelt und in zahlreichen Feldversuchen erprobt.
Der Ausblick: Welchen Leuchtturmcharakter hat das Projekt?
Das KI-basierte Beikrautmanagement erlaubt es landwirtschaftlichen Betrieben effizienter und fundierter abzuwägen, in welchem Maße Unkräuter zu bekämpfen sind und Beikräuter toleriert werden können. Bei erfolgreicher Umsetzung und weitverbreiteter Anwendung kann Cognitive Weeding so zu einer naturverträglichen Landwirtschaft beitragen. Damit einher geht der Erhalt der Biodiversität, die Schonung von Ressourcen und die Erhöhung der Ressourceneffizienz – und das ohne Ertragsverluste für die Landwirtschaft.