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Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Ernährung und Land­wirt­schaft fördert Ver­bund­pro­jekt

Künst­liche In­tel­li­genz für Mähdrescher und Traktoren

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Traktor auf dem Feld abends im Dunkeln und weiße runde Icons darüber eingeblendet. © CLAAS
In Zukunft könnten auch große Ma­schi­nen wie Traktoren autonom über die Felder fahren oder Mähdrescher au­to­ma­tisch die Güte der Ernte erkennen.

Methoden und Technologien aus dem Bereich der Künstlichen In­tel­li­genz kön­nen zahl­reiche Prozesse erheblich verbessern – Er­folgs­ge­schich­ten aus Logistik, Medizin und Gaming zeugen davon. Im Projekt resKIL (Res­sour­cen­ef­fi­zi­ente KI für eingebettete Systeme in Landmaschinen), das vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Ernährung und Land­wirt­schaft (BMEL) mit rund 1,57 Mio. Euro ge­för­dert wird, überführt ein Konsortium aus Landtechnik, Softwareentwicklung und For­schung diese Basistechnologie nun auf Landmaschinen. Auch Prof. Markus Pauly von der Fa­kul­tät Statistik der TU Dort­mund ist an dem Projekt be­tei­ligt. Am 22. April wurde der För­der­be­scheid offiziell durch das BMEL überreicht.

Künst­liche In­tel­li­genz kann Landwirtinnen und Landwirten dabei helfen, ih­re Ar­beit besser zu planen und zu steuern, um sie von Routinetätigkeiten zu entlasten. So könnten bei­spiels­weise in Zukunft auch große Ma­schi­nen wie Traktoren autonom über die Felder fahren oder mit Kameras aus­ge­stat­te­te Mähdrescher au­to­ma­tisch die Güte der Ernte erkennen und auf Basis der Daten selbstständig Einstellungen im Ern­te­pro­zess ändern. Das sind zwei Beispiele, an denen Prof. Markus Pauly von der TU Dort­mund mit den Verbundpartnern CLAAS E-Systems GmbH, Zauberzeug GmbH, dem Deut­schen For­schungs­zen­trum für Künst­liche In­tel­li­genz (DFKI) sowie der Uni­ver­si­tät Osnabrück arbeitet. Das Projekt hat am 1. Januar 2021 begonnen und eine Laufzeit von drei Jahren.

Neue Methoden für maschinelles Ler­nen

Die ver­schie­de­nen Sensoren, mit denen die Ma­schi­nen aus­ge­stattet wer­den, produzieren kontinuierlich große Mengen an Daten. Hier ist die Expertise von Prof. Pauly, seiner Mit­ar­bei­te­rin Lena Schmid und sei­nem Team gefragt, das fe­der­füh­rend die Versuchs- und Fallzahlplanung übernimmt. „Als Statistiker kenne ich mich mit Daten und Er­he­bungs­tech­ni­ken aus“, sagt der Professor für Mathematische Statistik und in­dus­tri­el­le An­wen­dungen. Gemeinsam mit den Partnern ent­wickelt er die Methoden des maschinellen Lernens für das For­schungs­pro­jekt und stellt sicher, dass die ver­wen­de­ten Daten auch die nötige Qua­li­tät haben.

Portrait von Prof. Markus Pauly © Felix Schmale​/​TU Dort­mund
Prof. Markus Pauly ist Professor für Mathematische Statistik und in­dus­tri­el­le An­wen­dungen an der Fa­kul­tät Statistik der TU Dort­mund.

Die An­wen­dung in der Land­wirt­schaft wird näm­lich durch zahl­reiche Faktoren be­ein­flusst: „Die Maschine muss das Feld erkennen und wäh­rend der Bearbeitung bestimmte Vorgaben einhalten, zum Beispiel die Spur­fol­ge oder Wendemanöver. Die erfassten Daten ändern sich jedoch zum Beispiel je nach Jahreszeit, Erntestatus, Un­ter­grund und Bepflanzung“, er­klärt Prof. Pauly. „Die Künst­liche In­tel­li­genz muss daher in der Lage sein, diese Daten korrekt erfassen und ver­ar­bei­ten zu kön­nen.“ Rund 200.000 Euro der Projektfördersumme gehen an die TU Dort­mund.

Begrenzte Rechenkapazitäten unter rauen Um­ge­bungs­be­din­gun­gen

Eine wei­tere Her­aus­for­de­rung der KI-An­wen­dung in der Land­wirt­schaft: Während man sich in der Fabrik auf ein klimatisiertes Rechenzentrum und Glasfaserkabel stützen kann, müssen in der Land­wirt­schaft die er­for­der­lichen Berechnungen zumindest in Teilen auf der Maschine mit begrenzten Kapazitäten unter rauen Um­ge­bungs­be­din­gun­gen erfolgen. Das gilt ins­be­son­de­re, wenn kein Mobilfunknetz verfügbar ist. Um in solchen Situationen dennoch Vorteile aus der Künstlichen In­tel­li­genz zu ziehen, ist es er­for­der­lich, speziell für diese Um­ge­bung geeignete Hard­ware, so­ge­nannte eingebettete Systeme, und darauf abgestimmte Software ein­schließ­lich Funk-Kom­mu­ni­ka­ti­on zu ent­wi­ckeln. Während in der Industrie häufig Gebrauch von Cloud-Computing ge­macht wird, handelt es sich hier um das Gegenteil, Edge-Computing – Da­ten­ver­ar­bei­tung vor Ort.

Weder Cloud- noch Edge-Computing sind die perfekte Lö­sung, das Zusammenspiel beider ist das Erfolgsrezept. Daher erfolgt die Ent­wick­lung in enger Abstimmung mit zwei wei­te­ren vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirtschaft und Energie (BMWi) ge­för­der­ten Projekten, die sich um KI in der Cloud-Infrastruktur im landwirtschaftlichen Kontext sowie KI-basierte Agrarrobotik kümmern.

 

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Anfahrt & Lageplan

Der Campus der TU Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.
Für E-Autos gibt es eine Ladesäule am Campus Nord, Vo­gel­pothsweg.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dort­mund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

Die Ein­rich­tun­gen der TU Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.