WUR brengt telen op afstand wereldwijd binnen handbereik

Computervisionuitdaging

De voorronde, gericht op het testen van machinelearning- en computervisionvaardigheden, vond online plaats tussen 1 april en 1 juni. Tijdens de computervisionuitdaging moesten de internationale teams algoritmen ontwikkelen op basis van trainingsbeelden van dwergtomaatplanten. Die algoritmen moesten een aantal planteigenschappen beoordelen, zoals planthoogte, bladoppervlak, het aantal vruchten, het versgewicht en hun rijpheid. “Deze eigenschappen zijn heel belangrijk, omdat ze in de echte teelt moeten gaan bepalen wanneer ze moeten handelen. Om te bepalen wanneer je kunt oogsten heb je bijvoorbeeld het juiste versgewicht nodig”, zegt Stef Maree, onderzoeker machine learning bij WUR.

In de machinelearninguitdaging moesten de teams algoritmen ontwikkelen om onder meer ventilatie, verwarming en verlichting in een virtuele kas autonoom te regelen. De algoritmen moeten de groei van een virtueel dwergtomaatgewas stimuleren in een gesimuleerde kasomgeving die door WUR werd geleverd, terwijl ze de inzet van energie minimaliseren.

Afsluiten eerste fase met Hackathon

De Hackathon op 6 en 7 juni markeerde het einde van de eerste fase van de Autonomous Greenhouse Challenge. Alle 23 teams, in totaal meer dan 200 deelnemers van over de hele wereld, zijn daarvoor naar de WUR in Bleiswijk gekomen. Tijdens dit event zijn de punten voor de twee delen van de online challenge bekendgemaakt. De teams moesten tevens in een jurypitch aangeven dat ze ook echt een kas met veel sensoren kunnen besturen.

Stef Maree (WUR) spreekt de 23 teams toe: “De eerste drie edities hebben enorme impact gehad. Er zijn verschillende startups en bedrijven uit ontstaan.”

Ook zijn ze nog uitgedaagd om tijdens een vijf uur durende hybride (on site en online) hackathon om een extra taak te voltooien. Deze bestond uit het detecteren van insecten, zoals witte vlieg, roofwants Macrolophus pygmaeus en sluipwesp Encarsia formosa, op basis van slechts twee foto’s van gele vangplaten. De onderzoeker: “Deze nieuwe verrassingsopdracht is een uitdaging, omdat het lastig is in slechts één dag een algoritme te ontwikkelen. Vooral omdat de teams maar twee trainingsbeelden kregen waarmee ze hun model moesten bouwen. Het verzamelen van goede data, waarop aangegeven staat welke insecten waar zitten, is namelijk zeer tijdrovend. Dus soms moet je met weinig data kunnen werken. Dat is sommige teams, vooral in de top, heel goed gelukt.”

Meer dan 200 deelnemers van de in totaal 23 teams bezochten in juni Wageningen UR Glastuinbouw in Bleiswijk voor het bepalen van de 5 finalisten.

Vijf teams in de finale

De vijf teams die bij vier opdrachten het beste hebben gescoord, gaan naar de finale. Zij krijgen in het najaar een eigen kascompartiment bij WUR in Bleiswijk om hun digitale vaardigheden te bewijzen in een echte gewasteelt. De finalisten moeten op afstand en autonoom een dwergtomatengewas telen met behulp van de technologie, die door WUR en de sponsors van het evenement wordt geleverd.

Maree: “De vijf teams zijn de hele zomer bezig met de voorbereidingen. Ze schrijven bijvoorbeeld software dat live klimaatdata van LetsGrow kan uitlezen en setpoints kan wegschrijven, die dan automatisch door de klimaatcomputer worden overgenomen.”

Naast een weerstation is elk compartiment uitgerust met standaard sensoren: een klimaatbox, PAR-sensor, bodemsensor (van sponsor Quantified) en een gewascamera. “Aan de hand van deze camera kunnen ze bijvoorbeeld bepalen wanneer de plantpotten wijder moeten worden gezet of wanneer kan worden geoogst.”

De Crop Scanner van Biobest voor het op afstand monitoren van bijvoorbeeld witte vlieg.

Sensoren, regelscripts en algoritmes

De teams hebben ook extra sensoren kunnen aandragen, zoals bijvoorbeeld plantsensoren of weegschalen, die zij willen gebruiken voor hun strategie om dwergtomaten te telen. Vanaf 2 september tot uiterlijk 16 december neemt hun algoritme de besturing van de kas volledig over. De onderzoeker: “Hun doel is om de hoogste opbrengst en de beste kwaliteit te behalen met de meest duurzame inzet van middelen, zoals CO₂ en energie, en zo de nettowinst te maximaliseren. Nieuw is dit jaar dat ze ook beslissingen moeten nemen over de biologische gewasbeschermingsmaatregelen, waarbij onze scouts informatie over witte vlieg geven.” Op 16 januari 2025 wordt het winnende team van de vierde Autonomous Greenhouse Challenge bekendgemaakt tijdens het slotevenement.

Impact challenge

Maree: “De eerste drie edities hebben enorme impact gehad. Er zijn verschillende start-ups en bedrijven uit ontstaan, bijvoorbeeld Blue Radix, Koidra en Croft, een Koreaans bedrijf. Deze laatste doet nu weer mee trouwens. Ook hebben grote en kleine bedrijven uit de glastuinbouwsector door deelname veel kennis opgedaan, maar het belangrijkste is dat we de wereld hebben laten inzien dat autonoom telen mogelijk is.”

Wat kan de reden zijn dat er dit jaar niet echt bedrijven uit de tuinbouwsector meedoen? “De challenge is een tijdrovende investering, maar wel een lanceerplatform om nieuwe ideeën uit te proberen. Veel bedrijven uit de sector hebben in vorige edities meegedaan, en passen die ervaring nu toe bij telers. Doordat we de wereld hebben laten inzien dat autonoom telen mogelijk is, hebben we dit jaar heel veel interesse vanuit de AI-sector en het onderzoek. Dat zijn allemaal enthousiaste deelnemers die nieuwe kennis in de tuinbouwsector brengen, wat bijvoorbeeld nu al wordt toegepast in zelfrijdende auto’s of slimme horloges. Al deze nieuwe inzichten kunnen zij nu gaan uitproberen om de tuinbouwsector verder te helpen.”

Nieuwe zaken en inzichten

De onderzoeker: “De challenge wordt steeds weer een stukje uitgebreider. De eerste editie was eigenlijk niet volledig autonoom telen, maar telen op afstand. Dit jaar mag er totaal geen menselijke interventie meer zijn en dat maakt het écht autonoom. Menselijke interventie is als je informatie gebruikt die de computer niet heeft. Bijvoorbeeld als een teler door zijn kas loopt en iets opvalt aan zijn gewas en dan besluit bijvoorbeeld de temperatuur te verhogen of verlagen. Dat mag dit jaar niet, ook niet vanaf afstand. En deze editie nemen we voor het eerst ook gewasbescherming mee. Scouting kan al grotendeels automatisch, maar beslissen welke biologische bestrijding moet worden ingezet, is vaak nog een beslissing die de teler zelf maakt.”

Onderzoeker Maree sluit af: “Vanaf 2 september is de challenge live te volgen via het dashboard op AutonomousGreenhouses.com. En dit jaar kan iedereen ook vanuit huis meedoen aan de challenge! Speel onze uitdagende serious game KasSim The Game en neem het op tegen spelers over de hele wereld! Word jij de beste digitale teler?”