IDEAS wint Autonomous Greenhouse Challenge

Maanden zaten de teams in spanning. Nadat ze in de zomer hard hadden gewerkt aan de ontwikkeling van een algoritme voor autonome aansturing van hun kas, ging begin september de teelt van start. Vanaf dat moment nam hun algoritme de volledige controle over de kas over. Hierin hadden ze strategieën verwerkt voor de hoeveelheid belichting, verwarming, CO2 en water dat hun gewas kreeg, de hoeveelheid planten per vierkante meter en het moment dat er geoogst moest worden. Maar leidden hun keuzes ook tot een goede opbrengst?

Dwergtomaten telen
Deze editie stond de dwergtomaat centraal. Silke Hemming, projectleider van de Autonomous Greenhouse Challenge, legt uit waarom voor dit ras is gekozen. “Het feit dat dwergtomaten slechts één oogstmoment hebben, de oogst gedaan kan worden door robots en de planten op dezelfde hoogte groeien, maakt ze zeer geschikt voor autonome teelt. Daarnaast kan de teeltwijze van dit ras representatief zijn voor die van andere potplanten. Wat autonoom telen van dwergtomaten uitdagend maakt, is het bepalen van het oogstmoment. De plant moet genoeg rijpe vruchten hebben. Dat kun je niet afleiden uit alleen het gewicht van de plant, zoals bij sla, het gewas van de vorige editie.”

Opbrengst minus kosten
Bij het bepalen van de winnaar spelen verschillende aspecten een rol, vertelt Stef Maree, die als datawetenschapper bij de Challenge is betrokken. “Het belangrijkste is de netto winst die de teams maakten. Vooraf was bepaald dat de teams geld konden verdienen met het aantal rijpe tomaten per vierkante meter kas. Dat bedrag is vervolgens gedeeld door het aantal dagen dat de oogst duurde. Hoe eerder het oogstmoment, hoe beter dus. Mits de tomaten rijp zijn natuurlijk. Daartegenover stond dat de teams kosten maakten door het gebruik van verwarming, elektriciteit, CO2, afschrijvingen en materialen.”

Bonus- en strafpunten
Naast de score voor hun oogst konden de teams ook nog bonuspunten of punten in mindering krijgen. Maree: “Die bonuspunten waren te verdienen voor keuzes bij Elke week moesten de teams bepalen hoeveel en welke biologische bestrijding ze inzetten tegen mogelijke plagen, zoals de witte vlieg. Als ze de juiste IPM-strategie kozen, kregen ze een punt. Slechts een enkele keer hebben teams ook strafpunten gekregen, omdat zij tussentijds hun software moesten aanpassen. Dit moest een keer gebeuren omdat bij een team de watergift was gestopt en bij twee teams het algoritme de oogstdatum te laat had ingeschat.”

Plantdichtheid gaf de doorslag
Wat IDEAS uiteindelijk aan de winst hielp, was volgens Maree hun keuze om met zoveel mogelijk potten per vierkante meter te telen. “Het is gebruikelijk dat je gedurende de teelt de planten steeds iets verder uit elkaar zet, zodat alle bladeren voldoende licht krijgen en de plant een mooie vorm houdt. Maar voor een goede opbrengst blijkt dat dus niet nodig. De plantdichtheid van IDEAS was bijna twee keer zo hoog als die van de meeste andere teams, waardoor ze een veel hogere opbrengst hadden per vierkante meter per dag. Ook hun verdere teeltstrategie was goed. Zo teelden ze zuinig door veel gebruik te maken van energieschermen. Bonus- en strafpunten hebben alleen tussen plek twee en vier voor wat verschuivingen gezorgd.”

Hoog niveau
Projectleider Hemming kijkt terug op een zeer geslaagde editie. “De teams hebben een ontzettend hoog niveau gehaald. Op een paar kleine ingrepen na heeft elk team autonoom een succesvolle oogst gerealiseerd. En dat alles ruim voor de deadline van 15 december. Daaruit blijkt dat ze hele goede algoritmes hebben ontwikkeld. En dat in relatief korte tijd. Dit jaar zag je – net als in voorgaande jaren – dat de teams aanvankelijk onderschatten hoeveel werk het kost en hoe complex het is. Zeker bij het testen voordat de challenge start, lopen dingen vaak anders dan gepland. Maar uiteindelijk is het dus voor elk team goed gekomen.”

Hele uiteenlopende strategieën
Opvallend, maar ook heel interessant vond Hemming de grote diversiteit in strategieën. “Sommige teams kozen al vanaf dag 1 voor grote extremen. Een team ging bijvoorbeeld meteen heel intensief belichten, terwijl een ander juist het tegenovergestelde deed. Ook heeft een team in het begin nauwelijks verwarmd en op het einde juist heel veel. Zulke keuzes leveren hele interessante datasets op. Want veel warmte of licht kan weliswaar zorgen voor een hoge opbrengst, het brengt ook hoge kosten met zich mee. Ook zag je hele verschillende strategieën bij het wijder zetten van potten. De oogsttijd lag redelijk dicht bij elkaar: het eerste team oogstte na zeventig dagen, het laatste na tachtig.”

Stap richting volledig autonoom telen
De vierde editie van de Challenge heeft de glastuinbouw volgens Hemming weer een stap verder gebracht richting volledig autonome kasteelt. “Het loslaten van een algoritme op een kas, waarbij je na een paar maanden een volledige oogst hebt, bestaat in de praktijk nog niet. Er is nog geen enkele teler die dit geheel autonoom doet. Wel worden losse aspecten, zoals het autonoom reguleren van de temperatuur, al toegepast. Wij hebben laten zien dat je een teelt – op onderdelen als IPM na – volledig autonoom kunt aansturen. Natuurlijk zijn er nog genoeg uitdagingen en verbeteringen mogelijk, maar het bewijs dat je met een algoritme de eindstreep kunt halen, is er nu.”

Ruimte om standaarden los te laten
Voor Maree heeft deze editie ook laten zien dat je met hele diverse strategieën mooie resultaten kunt bereiken. “Natuurlijk maken telers niet altijd precies dezelfde keuzes, maar zulke extreme als de teams van de Challenge hebben gedaan, is niet gebruikelijk. Kennelijk kun je daarmee toch nog een goede oogst scoren. Dat geeft aan dat er soms wel ruimte voor tuinders is om hun standaarden los te laten en hun teeltstrategie aan te passen om zo de kosten te drukken. Bijvoorbeeld wanneer de stroomprijs ongunstig is. Er zijn vele wegen die naar Rome leiden, blijkt maar weer.”

Het winnende team van IDEAS bestaat uit zes onderzoekers van Zhejiang University uit China, onder wie een masterstudent, promovendus, postdoc en hoogleraar. Vijf van de teamleden hebben een expertise op het gebied van technologie, een op het gebied van tuinbouw.

Bekijk de video waarin team IDEAS zichzelf voorstelt:

Bron: