Autonoom komkommers kweken

01/01/2019

ALTEN TomVoor mijn werk als Data Engineer / Data Scientist bij ALTEN heb ik al aan veel verschillende projecten mogen meewerken. Stuk voor stuk leuke en uitdagende projecten, maar vaak ook projecten die minder interessant zijn voor buitenstaanders. Ik ben meer dan eens verward aangekeken wanneer ik mijn vrienden of familie probeerde te vertellen over mijn werk. Mijn laatste project was anders. In dit verhaal ga ik vertellen over dit project, één van de interessantste projecten waar ik tot nu toe aan heb mogen meewerken. Het doel? Het autonoom telen van komkommers.

 


Het project

In opdracht van en in samenwerking met AgroEnergy, Eneco en Delphy heb ik deelgenomen aan een wedstrijd om in vier maanden zo veel mogelijk komkommers te kweken. Hier zat maar één voorwaarde aan; de kas was afgesloten en de komkommers moesten, met behulp van Artificial Intelligence, op afstand worden geteeld.

Deze internationale wedstrijd, the autonomous greenhouse challenge, was georganiseerd door de Wageningen Universiteit in samenwerking met Tencent. Zij hebben kassen en technologie beschikbaar gesteld waarmee de deelnemende teams hun kasklimaat aan konden sturen en hun komkommers konden telen. Na het planten van de komkommers en het plaatsen van sensoren werd de kas afgesloten en mochten de deelnemers de kassen niet meer in.

De uitvoering

Voor ons, en voor de komkommers, begon hier de uitdaging. De komkommers stonden klaar, de challenge was begonnen, maar de technologie om de kas aan te sturen was nog niet op zijn plek. Dit betekende dat we zo snel mogelijk een model moesten ontwikkelen om het kasklimaat aan te sturen. Door een goede balans te vinden tussen teeltkennis en machine learning kennis kon al snel een eerste model worden opgesteld. Dit model verplaatste stap voor stap de, tot op dat moment gebruikte, handmatige settings.

Ondanks (of misschien wel dankzij, het hield ons scherp) meerdere problemen met de techniek, zoals het niet ontvangen van sensordata en het niet kunnen bereiken van de kascomputer, draaide het model na ongeveer twee maanden volledig autonoom en 24/7. Door vanaf dit moment continu te blijven monitoren en het model steeds iets aan te scherpen konden we de laatste maand volledig op het model vertrouwen. Naast technische verbeteringen kregen de achterliggende neurale netwerken ook steeds meer data en werden, via self-learning methodes, steeds slimmer. We hadden een computer geleerd om komkommers te kweken!

Maar hoe ging het tegen deze tijd met de komkommers? Doordat het model nog ontwikkeld moest worden toen de komkommers al geplant waren hebben we de plant soms tot het uiterste gedreven. Zo hebben de planten een halve dag zonder water in de volle zon + onder de warmtelampen gestaan, hebben de planten in een veel te zure bodem gestaan waardoor de wortels verschrompelden en is er meeldauw ontstaan door een te hoge luchtvochtigheid. Gelukkig konden we hier snel genoeg op reageren en het model aansturen om deze problemen op te vangen, waardoor we geëindigd zijn met een gezonde komkommerplant.

Het resultaat

Het resultaat is iets waar we als team alleen maar trots op kunnen zijn. Niet alleen een eervolle derde plek (en eerste van Europa), net achter tech giganten Microsoft en Tencent, maar voornamelijk de opmerking van de jury dat ons model als enige morgen al in de praktijk zou kunnen worden toegepast.

Wat ik persoonlijk nog belangrijker vind aan dit resultaat is dat we bewezen hebben dat wiskundige modellen in staat zijn om zelfstandig komkommers te kweken. De bovenste teams hadden bijna dezelfde productie als de referentieteelt die door ervaren kwekers werd aangestuurd, en één team heeft de referentieteelt zelfs verslagen. Met blik op de afnemende teeltkennis en de toenemende wereldbevolking zijn dit naar mijn mening belangrijke ontwikkelingen. Dit lijkt de toekomst van voedselproductie en ik heb erg genoten hieraan deel te nemen. Voor mij zit dit project er helaas op, maar ik zal vol belangstelling in de gaten houden hoe AgroEnergy en Delphy dit model verder ontwikkelen en in productie gaan brengen.

Tom Abbink
Consultant

Share