Bij de Business unit Glastuinbouw van Wageningen University & Research (WUR) zijn onlangs drie komkommergewassen geplant in het kader van het AGROS-project. De teelt van deze gewassen wordt op verschillende manieren aangestuurd: in de ene kas worden operationele beslissingen genomen door een groep teeltdeskundigen, terwijl de andere twee kassen op afstand worden bestuurd door een op een mechanistisch model gebaseerde Digital Twin en een algoritme met kunstmatige intelligentie. gebaseerd op Reinforcement Learning.
De glastuinbouw speelt een belangrijke rol in het jaarrond produceren van verse en gezonde producten. Momenteel staat de tuinbouwsector voor een aantal uitdagingen. Een belangrijke is de beperkte beschikbaarheid van hooggekwalificeerd en ervaren personeel dat alle aspecten van een teeltsysteem kan overzien. Andere uitdagingen zijn de stijgende kosten van hulpbronnen, zoals elektriciteit, aardgas, CO2 en kunstmest. De toenemende complexiteit van het productiesysteem maakt de stap naar een meer datagedreven aanpak noodzakelijk. Het publiek-private samenwerkingsproject AGROS heeft als doel een ‘autonome kas’ te realiseren waarin de teelt op afstand wordt aangestuurd door intelligente algoritmen. Geavanceerde sensoren meten de belangrijkste gewaseigenschappen en ondersteunen zo de beslissingen die genomen moeten worden om winstgevend te kunnen telen.
“De afgelopen twee jaar is in het AGROS-project gewerkt aan de bouwstenen om zo’n autonoom gestuurde teelt in komkommers te realiseren. We hebben de minimale planteigenschappen bepaald die essentieel zijn om beslissingen te kunnen nemen voor gewasmanagement en klimaatsturing. Samen met partners van het consortium hebben we commercieel verkrijgbare sensoren geselecteerd en uitgebreid getest in eerdere komkommerproeven. Voor de eigenschappen die nog niet automatisch gemeten konden worden, zoals het aantal nieuw gevormde komkommerbladeren, hebben we beeldverwerkingstechnieken ontwikkeld die momenteel wordt gevalideerd”, vertelt Anja Dieleman, AGROS-projectleider en onderzoeker bij WUR-business unit Glastuinbouw.
Het team heeft twee benaderingen geselecteerd om de teelt autonoom aan te kunnen sturen:
– Voor de eerste benadering is een Digital Twin gebouwd op basis van de teelt- en klimaatmodellen van de business unit Glastuinbouw. Deze Digital Twin bepaalt de ideale regelstrategie op basis van de reacties van het gesimuleerde klimaat en virtuele komkommergewas. De Digital Twin ontvangt bijna realtime informatie over het klimaat en het gewas van de sensoren in de kas en gebruikt deze informatie om zichzelf te kalibreren en zijn regelstrategie te verbeteren.
– In de tweede benadering worden Reinforcement Learning-algoritmen getraind in het koppelen van acties aan observaties. Door steeds situaties na te bootsen interpreteert het model zijn omgeving door de gevolgen van verschillende regelacties te evalueren. Gewenst gedrag wordt beloond, terwijl ongewenste uitkomsten worden bestraft. Eenmaal getraind op de AGROS-doelstelling, handelt het model onafhankelijk en gebruikt het de meest recente beschikbare informatie om de instellingen elk uur te evalueren en opnieuw te bepalen.
“We zijn in een spannende fase van het project beland, nu we onze aanpak kunnen toepassen op echte gewassen en de prestaties van de verschillende regelingen kunnen evalueren. Op de onderzoeksfaciliteiten van WUR in Bleiswijk hebben we komkommers van het ras Hi Power geplant in drie kascompartimenten onder dynamische LED-belichting. De compartimenten worden aangestuurd door de Digital Twin, het Reinforcement Learning-algoritme of een groep gewas- en irrigatiedeskundigen van de bedrijven die betrokken zijn bij het AGROS-project. Deze deskundigen vertegenwoordigen de kennis van telers en de huidige best practices. Het doel voor alle drie de compartimenten is om een zo hoog mogelijke winst te behalen. De winst wordt bepaald door de balans tussen variabele kosten (elektriciteit, aardgas, CO2) en baten (aantal geoogste komkommers). We zullen de resultaten en de leerpunten van deze behandelingen de komende maanden volgen”, zegt Anja.
Het project “AGROS: naar een autonome kas” is een publiek-privaat samenwerkingsproject, waarin de business unit Glastuinbouw van Wageningen University & Research samen werkt met 2Grow, BASF Vegetable Seeds, Delphy, Gennovation, Greenport West Holland, Hortilux, IMEC/ One Planet, Mechatronix, Philips, Ridder, Roullier, Saint-Gobain Cultilene, Signify, Stichting Kennis in je Kas en Van der Hoeven, mede mogelijk gemaakt door de Topsector Tuinbouw & Uitgangsmaterialen.