De tomatentest: telers tegen computers

Tuinbouwkassen zijn een duurzaam exportproduct. Nergens worden groenten zo efficiënt en voorspelbaar gekweekt als in kassen. Weer of geen weer. Met een minimum aan energie, water en voeding bereiken ervaren tuinders een maximale oogst. En daar zit de crux, want kassen vallen goed te exporteren, maar hoe zit het met de ervaring? Kan die meegeleverd?

Maximaal
Die vraag is de drijfveer achter de Autonomous Greenhouses-competitie die de Wageningen Universiteit & Research (WUR) dit jaar voor de tweede keer organiseert, samen met het Chinese internetbedrijf Tencent. Teams moeten een kunstmatig intelligent systeem ontwikkelen dat in een kas van een kleine honderd vierkante meter (m²)de omstandigheden optimaliseert voor de opbrengst. In eerste instantie meldden zich 21 teams met meer dan 200 deelnemers met 26 nationaliteiten.
Na de eerste selectieronde bleven vijf teams over, waarvan één met onderzoekers van de TU Delft: dr. Neil Yorke Smith (ontwikkelt algoritmen bij EWI) en dr.ir. Tamas Keviczky (systems & control bij 3mE).

Opdracht
Elk van de vijf teams verzorgt op afstand een kas van 96 m² in het complex van de WUR bij Bleiswijk. Ze ontwikkelen een kunstmatig intelligent besturingssysteem dat onder meer licht, temperatuur, CO_2-concentratie, en voedingsstoffen reguleert. De opdracht is om met zo min mogelijk energie, water, voedingsstoffen en CO₂ een maximale opbrengst te bereiken.

TU-onderzoekers Yorke Smith en Keviczky maken deel uit van het team Automatoes, samen met medewerkers van kassenbouwer Van der Hoeven, kasautomatiseerder Hoogendoorn en gewassenveredelaar Keygene. De TU’ers verzorgen de besturing en de kunstmatige intelligentie.

Smaak
Vorig jaar draaide de competitie om het kweken van komkommers. Vijf teams opereerden op afstand, en twee ervaren kwekers verzorgden een referentiekas. Aan het eind van de competitie moesten ze het afleggen tegen een van de geautomatiseerde kassen. Dit tweede jaar koos de organisatie voor cherrytomaten omdat daarbij niet alleen de hoeveelheid telt, maar ook de smaak.

Bijzonder aan de aanpak van het team Automatoes is volgens Keviczky de combinatie van wiskundige modellen en zelflerende systemen. Fysische grootheden als vocht, licht en temperatuur in de kas worden aangestuurd op basis van wiskundige modellen, formules zo je wilt. Voor complexere zaken als ventilatie en besproeiing maakt het team gebruik van zelflerende systemen die werken aan de hand van veel voorbeelden en een grote hoeveelheid gemeten data.

Finale
Op maandag 8 juni, na ruim vijf maanden kweken, wordt het winnende team bekend gemaakt, en of ze het beter gedaan hebben dan de twee tuinders die de referentiekas hebben bestuurd. De beoordeling is een mix van de winst (opbrengst van de oogst minus de verbruikskosten), de mate van autonomie van de besturing, en de teamsamenstelling. Keviczky is hoopvol. “Ik heb wat tussenresultaten gezien, en ik kon daaruit opmaken dat we goed op weg waren. We zijn dus erg benieuwd naar de uitslag.”

Autonomie
“In de toekomst”, zegt onderzoeksdirecteur David Wallerstein (Tencent) in een video, “zal kunstmatige intelligentie aangeven of de planten groeien zoals verwacht, of dat ze afwijken. En wat eraan moet gebeuren. Kunstmatige intelligentie zal telers helpen zichzelf te verbeteren.”

Wat Keviczky betreft mag de autonomie nog wel wat verder doorgezet worden. Het snoeien en oogsten gaan tot nu toe met de hand, waarom niet met een robot? Verder draaien de besturingsprogramma’s momenteel op eigen computers zodat teams elk moment konden ingrijpen. Keviczky zou het liefst zien dat teams hun code aan het begin van de competitie inleveren en dat er maandenlang niemand meer aan zit. Dat zou de kas pas echt autonoom maken.

De uitslag wordt maandag 5 juni om 9.00 uur bekendgemaakt op greentech.nl/webinar

^{Leonard Baart de la Faille (Van der Hoeven) en Rene Beerkens (Hoogendoorn) in een video over de aanpak van de Automatoes. (Photo: video still WUR)}

Update, Maandag 8 juni 2020, 16:20:

Het team Automatoes heeft de competitie glansrijk gewonnen. Teamlid Tamas Keviczky mailde: ‘Ons team heeft gewonnen, en het was een duidelijke zaak. We waren op alle drie de criteria de beste: netto winst, duurzaamheid, en toepassing van kunstmatige intelligentie.’