Digitaler Zwilling Datenanalyse: Wie Infarm das Pflanzenwachstum optimieren will

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Mit künstlicher Intelligenz und Sensorik lassen sich Nährstoffzufuhr und Wachstum von Nutzpflanzen optimieren. Infarm nutzt moderne Messtechnik und Datenanalyse, um in vertikalen Farmen künftig CO2-neutrales Obst und Gemüse zu produzieren. Das Erfolgsgeheimnis ist die Simulation digitaler Zwillinge jeder einzelnen Pflanze.

Gesunde Lebensmittel, ohne lange Transportwege und nachhaltig produziert, sind für Verbraucher zunehmend entscheidende Kaufargumente. Das B-Corp-zertifizierte Vertical-Farming-Unternehmen Infarm erfüllt diese Ansprüche. In den eigenen Indoor-Farmen wachsen lokal angebaute, erntefrische Lebensmittel ohne den Einsatz von Pestiziden. Möglich macht dies die ständige Kontrolle und Optimierung des Wachstumsprozesses, mit einer Cloud-basierten und KI-basieren Datenanalyse. Greening by IT und Greening of IT gehen Hand in Hand. Angesichts instabiler Lieferketten und klimatischer Schwankungen zeigt das Unternehmen damit einen Weg auf, wie die Erzeugung von Lebensmitteln von externen Einflüssen entkoppelt und stabilisiert werden kann. Das erklärte Ziel von Infarm ist eine CO2-neutrale Produktion bis zum Jahr 2045.

Datenanalyse unterstützt ressourcenschonenden Anbau

In den vertikalen Farmen wachsen 365 Tage im Jahr frische Kräuter, Salate und Blattgemüse. Die Temperatur, die Zufuhr von Wasser und Nährstoffen, Luftfeuchtigkeit sowie Licht in den Farmen werden präzise und vollständig datenbasiert gesteuert. In seinem hochmodernen Crop Science Lab arbeitet Infarm ständig daran, die Produkte und Parameter zu optimieren, und garantiert somit eine konstant hohe Produktqualität. Der so gestaltete ressourcenschonende Anbau garantiert eine zuverlässige, von den Jahreszeiten unabhängige Lieferung an die Händler.

Daten sind der „Dünger“ für Infarm

Das globale „Growing Center“-Netzwerk von Infarm besteht aus klimaresilienten, leistungsstarken modularen Farmen, die durch Cloud-Anwendungen gesteuert werden und mithilfe von Big Data, IoT und Cloud-Analysen in der Lage sind, mitzulernen. Die Farmen sind mit Sensoren ausgestattet, die mehrmals pro Minute die Daten einer jeden einzelnen Pflanze auslesen und unter anderem Temperatur-, Feuchtigkeits-, CO2- und pH-Daten sammeln. Diese Daten werden durch multispektrale Bildtechnologien in 3D-Bilder der Pflanzen umgewandelt. Anhand dieser digitalen Simulationen lässt sich der Anbau stetig verbessern. Zudem erzeugt dieser hochwertigere, geschmacksintensivere Pflanzen, während der Verbrauch natürlicher Ressourcen signifikant reduziert wird.

Je mehr angebaut wird, desto besser kann Infarm agieren und adaptieren: Dank des ständigen Datenflusses lassen sich Ressourcen wie die Anbaufläche, Wasser, Dünger, CO2 und Strom immer effizienter nutzen. „Was uns von anderen abhebt, sind das Know-how, das wir uns durch die Verwaltung eines so großen Netzwerks angeeignet haben, und die Daten, die wir im Laufe der Jahre sammeln konnten. Wir haben vom ersten Tag an in die Datenanalyse investiert, denn sie sind der Schlüssel zu unserem Erfolg“, erklärt Pedro Silva, Director Software & IT bei Infarm.

Biofeedback-Anwendung für mehr Nachhaltigkeit

Digitale Systeme wirtschaftlicher zu betreiben und die Lieferketten kurz zu halten: Diese zwei Bestrebungen sind für Infarm zentral. Auch den Energieverbrauch möchte das Unternehmen mit Hilfe der ML- und KI-Lösung senken. Im Rahmen ihres sogenannten Biofeedback-Projekts plant Infarm, die derzeitige Nutzung künstlicher Intelligenz zu erweitern, um die spezifischen Bedürfnisse einzelner Pflanzen zeitnah zu erkennen und deren Versorgung vollständig zu automatisieren. Das minimiert den Ressourcenverbrauch, indem es den Pflanzen nur so viele Nährstoffe zuführt, um den Ertrag zu maximieren.

Erreichen kann dies Infarm durch die Erstellung simulierter digitaler Zwillinge einer jeden Pflanzensorte. Moderne „Controlled Environment Agriculture“-Farmen gleichen die Entwicklung ihrer Pflanzen mit deren prognostizierten Wachstumsmustern ab und optimieren deren Umwelt- und Wachstumsbedingungen. Infarm konnte seinen Energiebedarf so in den vergangenen fünf Jahren um mehr als 25 Prozent reduzieren. Bei den derzeitigen Energiepreisen wird das Projekt dem Unternehmen in den kommenden fünf Jahren voraussichtlich mehr als 6 Millionen Euro einsparen.

Cloud-basierte Data-Warehouse- und Analytics-Lösung

Das „Farm Brain“ sammelt mehr als 50.000 Wachstums-, Farb- und Spektraldaten über die gesamte Lebensdauer einer Pflanze. Die Erfassung und Analyse dieser immensen Anzahl von Datenpunkten erfordert eine leistungsstarke Lösung. Seit Juni 2022 setzt Infarm deshalb auf Google Cloud und nutzt dabei vor allem BigQuery und Looker, um seine ehrgeizigen Ziele zu erreichen und das Biofeedback-Projekt voranzutreiben.

Die Cloud-basierte Data-Warehouse- und Analytics-Lösung BigQuery bietet native Unterstützung für KI und ML und kann große Datenmengen bis in den Petabyte-Bereich und darüber hinaus mit hoher Leistung abfragen, analysieren und verarbeiten. Das Application Programming Interface (API) für Streaming-Insert-Anweisungen ermöglicht Echtzeitanalysen; mit Hilfe von Datastream lassen sich auch Daten aus heterogenen Quellen zuverlässig und mit minimaler Latenz synchronisieren.

Dashboard liefert Echtzeit-Informationen für die Datenanalyse

Ein weiterer wichtiger Baustein, um die Nachhaltigkeitsziele von Infarm zu erreichen, ist die Business-Intelligence-Plattform Looker. Um langfristig die Energiekosten zu senken, Ressourcen einzusparen und die Kosten durch die KI-Lösung und Machine Learning zu optimieren, müssen die Daten für alle internen Abteilungen verfügbar und sichtbar sein. Mit Looker werden die Experten von Infarm bei der Datenanalyse unterstützt. Sie können enorme Datenmengen übersichtlich aufbereiten, Dashboards erstellen und Datenmuster interpretieren. Dabei lassen sich Informationen aus unterschiedlichen Bezugsquellen abrufen, kombinieren und bei Bedarf exportieren.

Die Daten, die Infarm kontinuierlich von ihren Farmen sammelt, fließen auch in ein visuelles Nachhaltigkeits-Tool – das Global Environment Impact Dashboard. Es liefert Echtzeit-Informationen über Daten zur Pflanzenproduktion, zu Land- und Wassereinsparungen sowie zu Abfällen und zeigt außerdem weitere Referenzdaten aus jedem einzelnen Betrieb weltweit an. Diese Informationen sind in der Cloud für alle Beteiligten im Netzwerk sichtbar und zugänglich. Künftig soll das Dashboard auch zur Nachverfolgung langfristiger Nachhaltigkeitsziele genutzt werden. Weniger verbrauchen und gleichzeitig immer höhere und qualitativ hochwertigere Erträge erzielen – so funktioniert das Zusammenspiel ehrgeiziger Ideen mit moderner Cloud-Technologie.

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