Adaptive Architekturen zur Übertragbarkeit von Gewächshausmodellen
Ziel dieses Projektes ist eine engere Zusammenarbeit zwischen der Gruppe Biosystems Engineering der Humboldt-Universität zu Berlin (HUB) und dem BioRobotics Institute der Scuola Superiore Sant'Anna (SSSA), Pisa, Italien. Die internationale Zusammenarbeit wird sich mit dem Thema adaptive Architekturen für die Portabilität von Gewächshausmodellen befassen.
Der Gewächshausproduktionssektor erlebt einen Trend zur höheren Automatisierung, der darauf abzielt, einen präzisen Gartenbau durch Feinabstimmung der Pflanzenumgebung zu betreiben und somit die Produktion pro Flächeneinheit zu erhöhen. Höhere Automatisierungsgrade stehen jedoch vor mehreren Herausforderungen in biologischen Systemen, wie: a) einer naturgegebenen Variabilität biologischer Organismen, b) einer aktiven Rolle von Pflanzen, Tieren und Menschen bei der Veränderung ihrer Umgebung und c) einer hohen Variabilität in der Zeit. Bei Gewächshäusern führt dies z.B. zu Unterschieden zwischen Kulturen und Sorten, Gewächshausstrukturen, Klima- und Pflanzeneffekten.
Der Bereich der Entwicklungsrobotik beschäftigt sich mit ähnlichen Problemen in einem anderen Kontext. Inspiriert von den mentalen Prozessen während der menschlichen Entwicklung versuchen die Forscher, adaptive Verhaltensweisen in Robotern zu erzeugen, die hochplastisch, aber dennoch robust bleiben.
In dieser Kooperation werden Methoden der Entwicklungsrobotik und der künstlichen Intelligenz (SSSA) kombiniert, um Modelle der pflanzlichen Photosynthese (als Hauptantrieb für die Bruttoertragsproduktion) zwischen Forschungseinrichtungen und Produktionsgewächshäusern (HUB) zu übertragen. Neben dem wissenschaftlichen Grundwert eines neuartigen transdisziplinären Forschungsgebietes hat dies auch ein hohes Potenzial, wertvolle Kontrollstrategien für den Pflanzenproduktionsbereich zu liefern.
Die Eignung von adaptiven und prädiktiven tiefen neuronalen Modellen (SSSA), um Pflanzensignale und Regelungstechnik (HUB) zu beziehen, wird untersucht. Das Erlernen dieser Mappings würde es dem System ermöglichen, die Auswirkungen von Eingriffen auf die Kultur zu antizipieren (SSSA) und damit weitere Techniksteuerung besser zu betreiben (HUB).
Der Aufenthalt von Dr. Schillaci an der HUB zielt auf den Aufbau der Zusammenarbeit ab. Dr. Miranda wird Gewächshaustechnologien und -messungen vorstellen. Der Schwerpunkt liegt auf einem konzeptionellen Entwurf, um das Potenzial der adaptiven Modelle zu erforschen, die derzeit von der Gruppe von Dr. Schillaci untersucht werden. Der anschließende Aufenthalt von Dr. Miranda an der SSSA zielt auf die Diskussion eines experimentellen Designs zur Entwicklung der zuvor identifizierten adaptiven und prädiktiven Modelle ab. Darüber hinaus werden beide Aufenthalte genutzt, um die Grundlage für eine gemeinsame Veröffentlichung sowie für die Festlegung einer Strategie für die weitere Zusammenarbeit zwischen SSSA und HUB zu schaffen, einschließlich der Untersuchung von EU-Finanzierungsmöglichkeiten.
Beteiligte externe Organisationen
Mittelgeber
DFG: Sonstiges
Laufzeit
Projektstart: 10/2019
Projektende: 09/2021
Forschungsbereiche
Pflanzenbau und Agrartechnik
