Die Zukunft des Weinbaus: Wie KI den Rebschnitt revolutioniert
Inmitten der Pfälzer Weinberge ist eine stille Revolution im Gang. Es ist
eine Veränderung, angetrieben durch eine neue KI-Technologie, die nicht
nur die Arbeit der Winzer erleichtern soll, sondern Nachwuchsprofis dazu
befähigen wird, die Qualität der Weine auf einem hochwertigen Niveau zu
halten – und zu verbessern. Durch die an der RPTU Kaiserslautern unter der
Projektleitung von Stephan Krauß vom DFKI entwickelte KI-Anwendung für
präzise Schnitttechniken steht ein neues Zeitalter des Weinbaus bevor.
Stephan Krauß, Projektleiter und Mitarbeiter im Forschungsbereich
Erweiterte Realität am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche
Intelligenz (DFKI): „Künstliche Intelligenz bietet vielfältige
Möglichkeiten für den Einsatz im Weinbau. Durch die Automatisierung von
Arbeitsprozessen und der Assistenz bei kritischen Arbeitsschritten ist es
möglich, weit effektiver und präziser zu Arbeiten – was wiederum die
Qualität der Ernte verbessert.“
Um das zu erreichen haben Stephan Krauß und sein Team von Wissenschaftlern
am DFKI und der RPTU Kaiserslautern eine KI-Technologie entwickelt, die
bei einem besonders anspruchsvollen Prozess während des Weinanbaus
unterstützen soll: dem optimalen Rebschnitt. Die technologische Lösung
beruht dabei auf mehreren Schritten.
Zunächst werden Bilder von Rebstöcken erfasst und mithilfe von KI-
Algorithmen die Bestandteile der Pflanze identifiziert. Nach der
Identifizierung der einzelnen Bestandteile folgt die 3D-Rekonstruktion der
Weinreben. Hierbei werden die erfassten Bilder verwendet, um ein genaues
dreidimensionales Modell der Weinreben zu erstellen. Dieses Modell
ermöglicht es, die räumliche Struktur der Reben präzise zu beschreiben und
zu analysieren.
Basierend auf diesen Daten werden klare Handlungsempfehlungen für den
sogenannten „sanften Rebschnitt“ definiert, also: wo kann und sollte die
Pflanze geschnitten werden. Dabei berücksichtigt die KI verschiedene
Faktoren wie den Zustand der Reben, das Alter und die entsprechenden
Wachstumsmuster. Durch die Anwendung dieser Regeln wird der Winzer dann
bei jedem Schnittvorgang präzise geleitet, um die Pflanze möglichst
schonend zu schneiden und eine langfristige Gesundhaltung des Rebstocks zu
gewährleisten.
Ein zentraler Aspekt der KI im Weinbau ist die kontinuierliche manuelle
Verbesserung und Anpassung der Algorithmen. Durch die Analyse von
Feedbackdaten aus realen Schnittvorgängen können die Algorithmen laufend
optimiert werden, um die Effizienz und Qualität des Rebschnitts weiter zu
steigern. Das System optimiert sich dabei nicht selbstständig, sondern
sämtliche Anpassungen werden händisch durch die Forschenden vorgenommen.
Bislang läuft die KI-Technologie auf mobilen Endgeräten via einer Android-
App, doch die Verarbeitung erfolgt zum Teil auf einem Server, denn: die
Rechenleistung auf beispielsweise dem Smartphone allein reicht nicht aus.
Die gewünschten Informationen werden innerhalb von rund 3 Minuten
geliefert. Eine Übertragung in Echtzeit ist bislang aufgrund der immensen
Datenmenge auf besagten Geräten nicht möglich. Daher beschäftigen sich die
Wissenschaftler aktuell damit, wie sämtliche Berechnungen schlussendlich
vor Ort – auf dem Mobilgerät – vorgenommen werden können.
Trotz gegenwärtiger Limitierungen bietet die Anwendung eine Vielzahl an
Use Cases, um den Weinbau nachhaltig zu transformieren. „Ein großes Feld,
das wir mit unserer Technologie bereits bedienen können, ist der
Ausbildungsbereich von Winzern. Dort können wir für Schulungszwecke ein
anschauliches Hilfsmittel anbieten, dass Nachwuchsfachkräften das Erlernen
von den anspruchsvollen Schnitttechniken stark erleichtert“, erklärt
Stephan Krauß vom DFKI.
In naher Zukunft könnte die DFKI-Entwicklung auch effizient in den
Weinbergen zum Einsatz kommen. Ein vielversprechender Ansatz, um dies zu
ermöglichen, ist die Entwicklung eines auf dem Kopf tragbaren Displays
(AR-Brille), das Bilder direkt in das Auge projiziert. Das könnte es
Winzern ermöglichen, ihre Hände beim Schneiden freizuhaben und
gleichzeitig visuelle Anleitungen zu erhalten.
Obwohl die KI-Technologie bereits beeindruckende Fortschritte im Weinbau
möglich macht, stehen noch einige Herausforderungen bevor. Eine davon
betrifft die Integration der Technologie in Robotersysteme, die den
Rebschnitt autonom durchführen sollen. „Die Steuerung des Roboters, die
Planung der Schnittreihenfolge und die Wahl der Schneidetechnik sind
komplexe Aufgaben, die noch gelöst werden müssen. Zudem stellt die
Entwicklung von Hardware, die den Anforderungen im Weinbau gerecht wird,
eine weitere Herausforderung dar“, so Krauß.
Trotz dieser Hürden ist die Zukunft des Weinbaus mit KI vielversprechend –
sei es durch die Automatisierung von Prozessen, Gewinnung von Daten über
die Pflanzen oder Verbesserung des Schulungsportfolios von
Winzerakademien. Die Fortschritte werden es ermöglichen, die
Zusammenarbeit von Mensch und Maschine im Weinbau weiter zu optimieren und
neue Maßstäbe in Sachen Nachhaltigkeit und Qualität zu setzen.
