Intelligentes Pflanzenlicht von OSRAM erobert die Welt – und schon bald das All?
Es ist ein kleiner Schritt für OSRAM, ein großer womöglich für die bemannte Raumfahrt. OSRAM stattet die NASA mit seiner intelligenten Forschungsleuchte Phytofy RLs für Pflanzenwachstum aus. Die amerikanische Weltraumbehörde verstärkt damit ihre Forschung auf dem Gebiet der Nahrungsproduktion auf Weltraummissionen.
Die innovative Forschungsleuchte – eine einzigartige Anordnung von Pflanzenlicht-LED, gekoppelt mit intelligenter Software – wird seit neuestem von der „NASA Food Production Research“ im Kennedy Space Center in Florida eingesetzt. Wissenschaftler erforschen dort die idealen Lichtbedingungen zur Produktion von Salaten und Kräutern für Raumfahrt-Crews. Die Erkenntnisse auf der Erde fließen in die Pflanzenexperimente auf der Internationalen Raumstation ISS ein. Die Ergebnisse aus dem All wiederum helfen dabei, die Wachstumsbedingungen auf der Erde besser zu verstehen.
„Viele nützliche Erfindungen der Welt stammen von Wissenschaftlern der NASA“, sagt Steve Graves, Strategischer Programmmanager für Urban & Digital Farming bei OSRAM. „Wir sind stolz darauf, mit unserer Technologie weitere Innovationen zu ermöglichen."
Auf dem Weg zur intelligenten Farm
Das Projekt mit der NASA ist Teil des weltweiten Netzwerks, das OSRAM mit Forschungseinrichtungen unterhält. Das gemeinsame Ziel: die Erforschung optimaler Wachstumsbedingungen von Pflanzen unter digitalem Licht. Die Forschungsarbeit ist wiederum ein Baustein auf OSRAMs Weg zum führenden Anbieter von Smart-Farming-Lösungen. „Unsere Vision ist die intelligente, automatisierte Farm von morgen“, sagt Timo Bongartz, verantwortlich für den Bereich Smart Farming bei OSRAM. „Dafür arbeiten wir an einem ganzheitlichen System, das über das intelligente Lichtmanagement hinausgeht. Ziel ist die Gesamtvernetzung des Pflanzenanbaus.“ So sorgen integrierte Sensoren für ideale Wachstumsbedingungen: Sie kontrollieren und steuern Umweltfaktoren wie Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und CO2-Gehalt. Andere, optische Sensoren überwachen Wachstum und Gesundheit der Pflanzen. Und eine zentrale Softwareplattform vernetzt die Logistikkette: von der Dünge- über die Erntemaschine bis zum Handelsabnehmer.
Zur Realisierung dieser Vision hat OSRAM seine Marktführerschaft bei Horticulture-LED sukzessive um weitere Systemkomponenten erweitert. Jüngst durch die Übernahme von Fluence Bioengineering, einem der weltweit führenden Anbieter für „Smart Lighting“ in vertikalen Farmen und Gewächshäusern. Das amerikanische Unternehmen mit Sitz in Texas ist spezialisiert auf LED-basierte Pflanzenleuchten und besitzt eine umfangreiche Datenbank mit Lichtrezepten. Das Anwendungsspektrum reicht von Salaten und Kräutern bis hin zu Arzneipflanzen.
Über seine Wagniskapitaleinheit Fluxunit hat sich OSRAM zudem unlängst am kanadischen Start-up Motorleaf beteiligt. Das junge Unternehmen aus Montreal bietet Technologien zur Ertragsprognose in Gewächshäusern und Indoor-Farmen an. Dazu hat es eine der weltweit ersten Software- und Hardwarelösungen entwickelt: Mithilfe künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen lassen sich damit Erntemengen etwa für Tomaten vorhersagen. Das macht die Produktion berechenbarer und vermindert den Personaleinsatz zur Ermittlung der Erntemengen.
Ein entscheidender Baustein für das integrierte Anbausystem kommt jedoch aus dem eigenen Haus: OSRAMs neue Softwareplattform für das Internet der Dinge, „Lightelligence“. „Unsere cloudbasierte Plattform wird das Rückgrat des Systems. Sie bildet die Basis für die Analyse der Sensordaten ebenso wie für die Modellierung des Pflanzenwachstums und die Vernetzung der Logistikkette“, so Bongartz. Selbstlernende Algorithmen werden darauf künftig digitale Wachstumsmodelle erstellen und optimieren. Plattformpartner wie Supermärkte, Online-Lebensmittelgeschäfte und Pharmaunternehmen können im System ihre Lagerbestände angeben und damit die Wachstumsgeschwindigkeit der Salate und Gemüse beeinflussen. „Zieht man in Betracht, dass bislang rund 40 Prozent der Lebensmittel zwischen Erzeuger und Supermarktregal verderben, kommt dem Smart-Farming-Ansatz ein bedeutender ökologischer Aspekt zu.“
Automatisch besser
Am Ende der Entwicklung steht der automatisierte Anbau von Pflanzen in kontrollierter Umgebung. Ob vertikale Farm oder intelligentes Gewächshaus: Ziel ist es, so ressourcenschonend und nah am Verbraucher wie möglich zu produzieren. Für den Farmer bedeutet der Smart-Farming-Ansatz den effizienten Einsatz von Produktionsmitteln und eine am tatsächlichen Bedarf ausgerichtete Planung. Sein Arbeitsalltag wird sich dadurch in Zukunft stark verändern (siehe Infokasten). Das System wird ihn bei Entscheidungen wie dem Düngemitteleinsatz oder der Ermittlung des Erntezeitpunkts unterstützen. Aufgaben wie die Kontrolle der Pflanzen werden für ihn zu einem guten Teil entfallen. Und nicht zuletzt wird er von der künstlichen Intelligenz profitieren und gemeinsam mit dem System lernen. „Über die gesammelten Daten auf Lightelligence wird er zudem von den Erfahrungen unzähliger anderer Anbauer und Forscher profitieren können“, sagt Bongartz. „Die Zutaten für die Erfüllung dieser Vision haben wir beisammen. Sie in einem System zusammenzuführen, wird unser nächster Schritt sein.“ In dem Fall ist es ein großer Schritt – für OSRAM und den Pflanzenbau der Zukunft.
Ein Tag im Leben von Frank, dem Urban-Digital-Farmer der Zukunft
Mit „Osiris“, dem OSRAM Artificial Intelligence Farming Manager
6:00 Uhr
Noch vor dem Aufstehen wirft Frank einen Blick auf sein Handy. Er möchte sehen, wie die letzte Nacht gelaufen ist. Er öffnet die Kontrollseite seiner Osiris-Anwendung. Für die nächste Woche wird eine geringere Nachfrageprognose für Minze angezeigt. Die Beleuchtung in Sektor 7 wurde modifiziert, um den Wachstumszyklus für diese Charge zu verlängern. In Sektor 3 wurde ein Schimmelpilz entdeckt. Er möchte sich das später ansehen, startet aber schon mal das UV-Behandlungsprogramm.
6:30 Uhr
Beim Frühstück überprüft er auf dem Tablet den Zustand seiner neuen Zucht von Brombeerpflanzen. Osiris zeigt ihm den Gesundheitszustand der Testkulturen, die mit unterschiedlichen Lichtrezepten bestrahlt werden. Der Farmcomputer hat sein ursprüngliches Wachstumsrezept genommen und damit experimentiert. Manchen Chargen geht es offensichtlich nicht gut, doch Osiris lernt ebenso viel von seinen Fehlern wie von seinen Erfolgen.
7:00 Uhr
Auf der Fahrt zur Farm plant Frank seinen Tag. Osiris nennt ihm die Aufgaben mit hoher Priorität: die Qualitätskontrolle der heutigen Tomatenernte sowie die Begutachtung des Pilzwachstums. Frank erreicht die Farm, ein länglicher Industriebau. Von seinem gläsernen Büro aus überblickt er lange Korridore mit Hochregalen. In unterschiedliches Licht getaucht reifen darin Salate, Gemüse und Obst. Displays an den Regalen geben Auskunft über den Status jeder einzelnen Charge sowie über Licht, Wasser, Klima, Düngemittel, Saatgut und geplante Ernte.
8:00 Uhr
Frank schnappt sich seine Augmented-Reality-Brille und macht sich auf den Weg zu den Regalen. Eine Maschine muss gewartet werden. Osiris führt Frank zum defekten Gerät. Über seine Brille erhält Frank die Reparaturanleitung.
09:30 Uhr
Ernte-Probenahme: Frank überprüft die von Osiris für morgen geplante Tomatenernte. Er testet Aussehen, Geschmack und Festigkeit der Tomaten und teilt Osiris seinen Befund mit: Die Tomaten sind perfekt. Osiris speichert die Erfolgsdaten im System. Danach überprüft Frank den Fortschritt der UV-Behandlung in Sektor 3: Laut Osiris wurde das Pilzwachstum bereits um 83 Prozent reduziert. Beruhend auf früheren Erfahrungen schlägt Osiris vor, die UV-Behandlung für zwei Tage fortzusetzen.
11:00 Uhr
Zurück in seinem Büro geht Frank den aktuellen Verkaufs- und Bestellstatus durch. Über das integrierte Kundenportal managt er die Vertriebskanäle und entscheidet über die Auftragsströme. Durch Bestellungen am Vortag ist die Bohnenernte fast ausverkauft. Die Systemempfehlung: den Restbestand an eine Wohltätigkeitsorganisation verschenken.
14:00 Uhr
Osiris hat die Konsumdaten der Supermärkte analysiert. Auberginen scheinen derzeit beliebt zu sein. Eine Berechnung der Produktionskapazitäten ergibt: Es ist wirtschaftlicher, die Salate in Sektor 10 schneller zu ernten und die freien Flächen mit Auberginen zu bepflanzen. Frank lässt Osiris das Wachstum der Salate durch Lichtanpassung und Düngerzugabe beschleunigen.
16:00 Uhr
Osiris hat das Experiment zur Brombeerrezeptur analysiert. Das passende Lichtrezept für schnelles Pflanzenwachstum und süßen Geschmack ist ermittelt.
17:30 Uhr
Frank packt seine Sachen und fährt nach Hause. Mit der Gewissheit, dass seine Pflanzen auch über Nacht im Automatikmodus ideal weitergedeihen.