Konsortium

Struktur und technische Abdeckung

Konsortium

Das Fraunhofer Institut für Nachrichtentechnik (Heinrich-Hertz-Institut, HHI) ist weltweit führend in der Forschung und Entwicklung von mobilen und festen Breitband-Kommunikationsnetzen, Computer Vision-Technologien und Künstlicher Intelligenz. Am Projekt NaLamKI ist das HHI mit den Forschungsgruppen Computer Vision & Graphics (CVG) und Interaktive & Cognitive Systems (ICS) aus der Abteilung Vision & Imaging Technologies sowie mit der Abteilung Wireless Communication & Networks beteiligt. Im Mittelpunkt der Beiträge stehen die Entwicklung von KI-basierter prozeduraler digital Twin Modellierung, von interaktiver Künstlicher Intelligenz und versatilen Methoden zur Erkennung von Pflanzen und Früchten auf den Anbauflächen. Außerdem liefert das HHI das Know-how für die Vernetzung von landwirtschaftlichen Maschinen und Sensoren, sowie Lösungen für deren KI-basierte Optimierung.

Die Beiträge des HHI ermöglichen die drahtlose Kommunikation zu, von und zwischen Landmaschinen, neuartige Methoden des nachhaltigen Pflanzenschutzes, hochgenaue Ertragsprognosen und die nutzerzentrierte Auswertung großer und komplexer Datenmengen.

Website

https://www.hhi.fraunhofer.de/

John Deere (JD) ist die Marke von Deere & Company, dem weltweit führenden Hersteller von Maschinen für die Land-, Forst- und Bauwirtschaft sowie von Maschinen für Rasen- und Grundstückspflege mit Sitz in den USA. Deere & Company beschäftigt weltweit rund 75.500 Mitarbeiter (2021), ist mit 80 Werken, Entwicklungs- und Ersatzteilzentren in ca. 20 Ländern vertreten und verkauft seine Produkte in über 160 Ländern. Als Deutschlands größter Landtechnikhersteller beschäftigt die John Deere GmbH & Co. KG rund 6.000 Mitarbeiter an sechs Standorten in der Bundesrepublik.

Das European Technology Innovation Center (ETIC) ist die ausführende Stelle und Teil des globalen John Deere Forschungsnetzwerkes am Standort Kaiserslautern. Es untersucht und entwickelt in enger Zusammenarbeit mit verschiedenen Forschungseinrichtungen zukünftige Trends und Technologien im Bereich mobiler Land- und Baumaschinen. In dem Entwicklungszentrum arbeiten Ingenieure, IT- und Marketingspezialisten an Zukunftstechnologien und an „intelligenten Lösungen“ für die Präzisionslandwirtschaft (Intelligent Solutions Group). John Deere ist Koordinator von Projekt NaLamKI und hauptsächlich an den Arbeitspaketen AP2, AP4, AP5, AP7 und AP9 beteiligt, wo John Deere neben eigener Expertise über gute Vernetzung in den entsprechenden Forschungsfeldern und vorhandener Infrastruktur im Bereich privater (Edge-)Cloud-Netze und modellbasierter Agrarmanagementsysteme verfügt.

Website

https://www.deere.de/de/

Die OptoPrecision GmbH (OP) hat sich auf die Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von kundenspezifischen Lösungen für die optische Mess-, Überwachungs- und Steuerungstechnik spezialisiert. Die vielfältigen Lösungen gliedern sich in die Bereiche „Industrial Solutions“ und „Security Systems“. Dabei liegt der Schwerpunkt des Know-hows auf innovativer Kameratechnik mit und ohne aktive laserbasierte Beleuchtung, der Systemtechnik, um eine Bilderfassung an unterschiedlichsten Orten zu ermöglichen und der Bilddatenanalyse und echtzeitnaher Bildauswertung mit künstlicher Intelligenz. So sind die Schiffe der Bundespolizei See und des Zolls in den letzten Jahren mit der OptoPrecision Multisensorplattform MODAR mit einem integrierten Range-Gated-Kamerasystem ausgestattet worden. In Kooperation mit der DGzRS wurde im Rahmen des LARUS Projektes ein Gimbal für den Einsatz auf Drohnen entwickelt, die vollautomatisch im Wasser schwimmende Objekte erkennen kann. Inzwischen verfügt OptoPrecision auch über die Technologie senkrecht startender Drohnen (VTOL), die gegenwärtig für den Einsatz in Nord- und Ostsee gehärtet werden. So stehen unterschiedliche Trägersysteme für Nutzlasten bis 10 kg und einer Flugzeit bis 6 Stunden für die Nutzung in diesem Projekt zur Verfügung.

Website

Universität Hohenheim: https://www.optoprecision.de/

Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) wurde 1988 als gemeinnützige Public-Private Partnership (PPP) gegründet. Es unterhält mehrere Standorte und Labore innerhalb von Deutschland. Im Rahmen von Industrie 4.0 und des Internet of Things gibt es eine immer stärkere Verschmelzung von virtueller und physikalischer Welt. Auf dieser Basis werden die Telekommunikation und Informationstechnik als eine der wesentlichen Sektoren der sogenannten Kritischen Infrastruktur gesehen, die den ökonomischen Erfolg in Deutschland sicherstellen. 

Vor diesem Hintergrund arbeitet der Forschungsbereich Intelligente Netze (IN) an innovativen Konzepten für die Implementierung von besonders anspruchsvollen Kommunikationslösungen, für das landwirtschaftliche und industrielle Umfeld. Hierfür müssen moderne Kommunikationsnetze über intelligente Funktionalitäten (z.B. Selbstorganisation) und adäquate Schnittstellen zu produktionsbezogenen Systemen (z.B. MES) verfügen, um eine autonome, sichere und zuverlässige, drahtlose oder drahtgebundene Vernetzung einzelner Geräte und Komponenten bereitzustellen. Der Fokus des Forschungsbereichs liegt auf der Entwicklung neuester anwendungsnaher Technologien, wie bspw. die Einbindung von 5G in landwirtschaftliche Anwendungen.

Websites

https://www.dfki.de/web

Das Julius Kühn‐Institut (JKI) ist das Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen und eine selbständige Bundesoberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Das dort angesiedelte Forschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkundung ist eine institutsübergreifende Einheit, in der Fragen der landwirtschaftlichen Primärproduktion und des Schutzes ihrer natürlichen Ressourcen unter Einsatz von Methoden der Fernerkundung, Online-Sensorik und Geoinformationssystemen bearbeitet werden. Eine wichtige Datenquelle sind die Sentinel-Satellitenbilddaten des Europäischen Copernicus-Programms.

Im JKI –Teilvorhaben MussIF sollen analysefertige Satellitenbilddaten und –datenprodukte für das Monitoring landwirtschaftlicher Kulturpflanzenbestände als Grundlage einer nachhaltigen und ressourcen‐effizienten Bewirtschaftung operationell zum Einsatz kommen. Hierfür sollen sowohl SAR‐Systeme ebenso wie optische Systeme unterschiedlicher räumlicher und zeitlicher Auflösung, prozessiert, raum‐zeitliche Fusionsprodukte generiert und das Potenzial KI‐basierter Verfahren und Big Data für die Landwirtschaft analysiert werden. Die erarbeiteten Anwendungen werden in einem Demonstrator prototypisch auf Eignung und Praxistauglichkeit getestet. Um dies zu realisieren, nutzt das FLF modernste digitale Infrastruktur zur Verarbeitung von Satelliten- bzw. Geo-Massendaten. Darunter zählen die Cloud-Plattform CODE-DE zur skalierbaren Prozessierung von Erdbeobachtungsdaten und wie die JKI-DataCube-Programmumgebung, die eine effiziente Datenhaltung, multi-skalare Datenintegration und Datenbereitstellung über standardisierte GAIA-X konforme Schnittstellen (Web‐Dienste) erlaubt.

Websites

JKI: https://www.julius-kuehn.de/

FLF: https://flf.julius-kuehn.de/

Die NT.AG ist ein solides und ideenreiches, inhabergeführtes Unternehmen im Zentrum von Erfurt, der Landeshauptstadt Thüringens. Die besondere Expertise liegt in der Digitalisierung von Geschäftsprozessen und Umsetzung von Digitalisierungsprojekten. Dazu betreibt die NT.AG ein hochverfügbares, nach ISO 27001 zertifiziertes Rechenzentrum der Stufe 3 tekPlus Hochverfügbar 24/7. Mit seinen ca. 200 Mitarbeiter im Firmenverbund tritt die NT.AG darüber hinaus als innovativer Entwickler und Anbieter von Dienstleistungen auf. Im Rahmen des NaLamKI Projektes zeichnet sich die NT.AG für den Entwurf und die Gestaltung der Gaia-X-konformen Systemumgebung verantwortlich. In diesem Zusammenhang arbeitet die NT.AG aktiv in der Gaia_X Community und überträgt somit neustes Wissen in das NaLamKI Konsortium.

Websites

nt.ag

rechenzentrum-mitteldeutschland.de

Ansässig in Berlin und San Francisco ist Planet ist ein deutsch-amerikanisches Unternehmen und einer der führenden Anbieter von optischen Satellitendaten. Die Mission von Planet ist es, nahezu täglich die Landmasse der Erde abzubilden und globale Veränderungen sichtbar zu machen. Planet baut eigene Satelliten und betreibt die größte Erdbeobachtungsflotte mit derzeit über 240 Satelliten. Diese Satellitendaten werden über eine browser-basierte Plattform und APIs zur Verfügung gestellt; des Weiteren stellt Planet Analyse-Möglichkeiten bereit, die von Nutzern für die Informationsextraktion benutzt werden können.

Das Büro in Berlin ist Planets europäisches Zentrum für Softwareentwicklung, Prozessentwicklung, Kundenservice, Marketing und Vertrieb. Insbesondere unterstützt das Mission Control Center in Berlin den zuverlässigen, sicheren und koordinierten Betrieb der mehr als 240 Satelliten im Orbit. Die Abteilung für die Sicherstellung der Bildqualität in Berlin ist für die Qualität und wissenschaftliche Integrität der Datenprodukte verantwortlich.

Planet strebt an, im Rahmen von NaLamKI den Nachweis der Nutzbarkeit und des Nutzungspotentials von zeitlich, räumlich und spektral hochaufgelösten Satellitendaten für die verbesserte und robustere Ableitung von nachhaltigen, landwirtschaftlichen Managemententscheidungen mittels moderner KI-Ansätze zu erbringen. Hier liegt der Fokus vor allem auf dem bereitgestellten Mehrwert radiometrisch harmonisierter Satellitenbild-Zeitreihen, als auch der Multi-Skalenniveau-Analyse, welche Bilddaten unterschiedlicher Auflösungsstufen integriert.

Website

https://www.planet.com/

Die Robot Makers GmbH entwickelt intelligente Steuerungssoftware zur Realisierung von (teil-)autonomen mobilen Arbeitsmaschinen. Das Unternehmen bietet Produkte und Dienstleistungen auf höchstem technischem Niveau und spezialisiert sich mehr und mehr auf Zulieferprodukte in den Bereichen Landtechnik, Baumaschinen und Spezialfahrzeuge. Dabei fokussiert Robot Makers insbesondere auf den Bereich der in Reihen gepflanzten Sonderkulturen, wie bspw. Obst oder auch Wein. Hierfür hat Robot Makers bereits Steuerungen für autonome Fahrzeuge entwickelt.

Ziel der Robot Makers GmbH ist es neuartige intelligente Assistenzfunktionen für die Inspektion von Obstplantagen zu entwickeln. Grundlage hierfür bilden die verschiedenen Sensorinformationen, die im Rahmen des Projekts mit Mitteln der KI gewonnen werden. Sowohl durch die Vernetzung der Daten als auch durch den Einsatz neuartiger KI-Methoden können so Informationen und Erkenntnisse gewonnen werden. Aufbauend darauf will Robot Makers sein Produktportfolio um Algorithmen zur automatisierten Analyse und Dokumentation der Pflanzungen erweitern. Hierdurch können dem Landwirt Informationen und Handlungsempfehlungen gegeben werden, die ihn seine Arbeit effektiver und effizienter gestalten lassen.

Website

www.robotmakers.de

Die Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) ist mit zwei Lehrstühlen am Projekt  NaLamKI beteiligt. Der Lehrstuhl Robotersystem (RRLab) der Technischen Universität Kaiserslautern beschäftigt sich seit über einem Jahrzehnt mit Outdoorfahrzeugen im landwirtschaftlichen Einsatz. Schwerpunkt liegt hierbei auf den Steuerungsarchitekturen und elektronischen Konzepten. Durch Zusammenarbeit mit Industriepartnern wie John Deere und Landesbehörden wie dem DLR wurden bereits Projekte an Mähdreschern, Traktoren und Plantagenrobotern mit dem Ziel umgesetzt, die Arbeit (teil-)autonom und zuverlässig zu gestalten.

Der Lehrstuhl Digital Farming konzentriert sich auf die Verbesserung der Interoperabilität und Vernetzung von landwirtschaftlichen Systemen sowie auf die Nutzungsakzeptanz von Digital Farming Lösungen. Es werden Lösungen unterschiedlicher Art betrachtet, von FMIS und (teilweise KI-basierten) Entscheidungsunterstützungssystemen bis hin zu innovativen Landmaschinen. Im Rahmen von NaLamKI entwickelt der Lehrstuhl Digital Farming eine zu GAIA-X konforme Referenzarchitektur. Dazu gilt es durch Anforderungsanalysen zu ermitteln, welche Daten und Dienste für die Plattform relevant sind. Darauf aufbauend werden die Komponenten und Schnittstellen zwischen Datenlieferanten, -verarbeitern und -nutzern spezifiziert und prototypisch implementiert.

Websites

https://agrosy.informatik.uni-kl.de/forschung/projekte/nalamki

https://df.informatik.uni-kl.de/forschung

Die Universität Hohneheim (UHOH) ist mit dem an der Fakultät für Agrarwissenschaften angesiedelten Institut für Agrartechnik am NaLamKI-Verbund beteiligt. Das Fachgebiet für Künstliche Intelligenz in der Agrartechnik unter der Leitung von Tenure-Track Professor Dr. Anthony Stein ergänzt seit März 2020 die breitgefächerte Expertise der Hohenheimer Agrartechnik durch fundiertes fachliches Know-how in der Erforschung und Anwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI). Es bildet somit die Schnittstelle zwischen dem agrarwissenschaftlichen Sektor und der Informatik, genauer dem Entwurf und der Entwicklung von intelligenten (informations-)technischen Systemen für die digitalisierte Landwirtschaft. Weiterhin steht das Fachgebiet für Verfahrenstechnik in der Pflanzenproduktion, geleitet von Professor Dr. Hans Werner Griepentrog, dem Konsortium beratend in agronomischen und verfahrenstechnischen Fragestellungen zur Verfügung. Konkret ist die Universität Hohenheim (UHOH) im Projektverbund maßgeblich bei der Anforderungsanalyse, der Erhebung und Spezifikation von KI-Anwendungsfällen beteiligt und trägt zum Entwurf der NaLamKI-Systemarchitektur bei. Schwerpunktmäßig arbeitet die UHOH an der zielorientierten Auswahl, Adaption bzw. Neuentwicklung von möglichst automatisierbaren KI-Verfahren für eine zentralen Analyse landwirtschaftlicher Daten in der Cloud sowie eine dezentrale Datenvorverarbeitung „on the edge“. Einen weiteren Schwerpunkt setzt sie auf die Erforschung von neuartigen föderierten KI-Konzepten, um einerseits nur dezentral vorliegende Datenbestände besser nutzbar zu machen und andererseits dem übergeordneten Ziel der Datensouveränität Rechnung zu tragen. Vor diesem Hintergrund werden vorranging moderne Verfahren des maschinellen Lernens entwickelt, insbesondere Automated Machine Learning (AutoML) und Federated Learning, welche in Hinblick auf die im Projekt identifizierten landwirtschaftlichen Anwendungsfälle für KI zur Demonstration datensouveräner und automatisierbarer KI-Anwendungen innerhalb der angestrebten NaLamKI-Plattform dienen werden. 

Websites

Hauptbeteiligtes KI-Fachgebiet: https://ki-agrartechnik.uni-hohenheim.de/

Universität Hohenheim: https://www.uni-hohenheim.de/

Assoziierte Partner

Die Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft e.V. (DLG) wurde 1885 von Max Eyth gegründet. Sie hat gegenwärtig rund 30.000 Mitglieder und ist eine der Spitzenorganisationen der deutschen Agrar- und Ernährungswirtschaft. Die DLG verfolgt das Ziel, wissenschaftliche Erkenntnisse in die Praxis umzusetzen. Sie ist eine gemeinnützige Selbsthilfeorganisation und eine für jedermann offene, politisch und wirtschaftlich unabhängige Fachorganisation.

Die DLG sieht sich als neutrales, offenes Forum des Wissensaustausches und der Meinungsbildung. Mehr als 200 hauptamtliche Mitarbeiter und über 3.000 ehrenamtliche Experten erarbeiten Lösungen für aktuelle Probleme. Die über 80 Ausschüsse, Arbeitskreise und Kommissionen bilden dabei das Fundament für Sachverstand und Kontinuität in der Facharbeit. Mit dem 2010 gegründeten Internationalen DLG-Pflanzenbauzentrum in Bernburg-Strenzfeld (IPZ) verfügt die DLG über eine Plattform, auf der – mit Partnern – verschiedensten pflanzenbaulichen Fragestellungen nachgegangen werden kann. So können für dieses Projekt geeignete Daten in Bernburg erhoben und ausgewertet werden. Gleichzeitig bietet der Standort gute infrastrukturelle Voraussetzungen für Tagungen und Workshops. Für die Förderung des Projekts werden von Seiten der DLG Fachkräfte unterschiedlicher Arbeitsbereiche eingesetzt. Durch diesen interdisziplinären Ansatz wird sichergestellt, dass relevante Aspekte erkannt und in geeigneter Form in das Projekt eingebracht werden. Darüber hinaus werden Projektergebnisse über die Vielzahl an Kommunikationskanäle der DLG in die nationale und internationale Agrarbranche verbreitet. Die nationalen und internationalen Fachveranstaltungen der DLG bieten hierzu die passenden Plattformen.

Website

https://www.dlg.org/de/

Der Förderverein Digital Farming e.V. (FDF) mit Sitz in Kaiserslautern wurde in 2019 mit dem Ziel gegründet, die Optimierung der landwirtschaftlichen Erträge und der Nahrungsmittelqualität unter Erhalt aller natürlichen Ressourcen zu unterstützen. Dazu haben sich verschiedenste Akteure der Nahrungsmittelproduktion zusammengeschlossen. Das Spektrum reicht von innovativen mittelständischen Sensorherstellern und Fahrzeugzulieferern, wie Hydac oder Pessl Instruments, über Agrartechnikhersteller wie Rauch bzw. John Deere, aber auch Unternehmen der Milchverarbeitung (Hochwald), des Handels (Aldi Süd) oder der Pflanzenzucht (BASF). Die Partner unterstützen die Förderung von Nachwuchstalenten, Forschung und Entwicklung neuer Technologien, sowie das Testen neuer Geschäftsmodelle. Der FDF möchte im Rahmen seiner Rolle als assoziierter Partner in NaLamKI einen entscheidenden Beitrag zur Bewertung und Verbreitung der Projektergebnisse entlang der gesamten landwirtschaftlichen Wertschöpfungskette einbringen.

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Die Lehr- und Versuchsanstalt für Viehhaltung, Hofgut Neumühle (HM) ist eine Bildungsstätte im Bereich der konventionellen Milch- und Mutterkuhhaltung, Schweinehaltung und Schafhaltung. Im Außenbereich werden ca. 120 ha Ackerland und 150 Grünland bewirtschaftet. Im Bereich Digitalisierung arbeitet das Hofgut Neumühle bereits sehr erfolgreich in verschiedenen Projekten (z. B. Experimentierfeld Südwest, 5-G-Modellregion, HyServ, etc.) mit der TU KL, dem DFKI KL und John Deere als Leadfarm bzw. als Demonstrationsbetrieb für digitale Landwirtschaft zusammen. Durch den Bildungsauftrag des Hofguts Neumühle wird eine zeitnahe und praxisnahe Vermittlung der gewonnenen Erkenntnisse an die junge Landwirtschaftsgeneration gewährleistet und kann so zu einer Verstetigung und dauerhaften Anwendung und Nutzung der entwickelten KI-Anwendungen in der landwirtschaftlichen Praxis beitragen.

Website

https://www.hofgut-neumuehle.de/

ALM ist eine Ausgründung des Lehrstuhls für Künstliche Intelligenz der TU Berlin. Durch Teilnahme an einem Forschungsprojekt zum Thema Qualitätskontrolle in der Produktion mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie wurden die Gründer auf das große Potential automatisierter Lösungen aufmerksam und haben sich entschlossen, ein QC-System zur Marktreife zu entwickeln. Dabei setzen sie auf aktuellste Verfahren aus Machine Learning, Computer Vision und Deep Learning.

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Das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. forscht an der ökonomisch, ökologisch und sozial nachhaltigen Landwirtschaft der Zukunft – gemeinsam mit Akteuren aus der Wissenschaft, Politik und Praxis. Als Beitrag zur Bewältigung globaler gesellschaftlicher Herausforderungen wie Klimawandel, Ernährungssicherung, Erhalt der Biodiversität und Ressourcenknappheit entwickeln und gestalten wir Anbausysteme im Landschaftskontext, die den Bedarf an pflanzlicher Produktion mit Nachhaltigkeit verbinden. Hierzu kombinieren wir komplexe Landschaftsdaten mit einem einzigartigen Set an experimentellen Methoden, neuen Technologien, computergestützten Modellen und sozioökonomischen Ansätzen. ZALF-Forschung ist Systemforschung: von Prozessen in Böden, Pflanzen und Wasser, über Zusammenhänge auf der Feld- und Landschaftsebene bis hin zu globalen Auswirkungen und Berücksichtigung komplexer Wechselwirkungen zwischen Landschaft, Gesellschaft und Ökonomie.

Website

https://www.zalf.de/de/Seiten/ZALF.aspx

Wir vereinen rund 190.000 Mitgliedsbetriebe in uns und vernetzen diese überbetrieblich. Das macht uns als Bundesverband der Maschinenringe stark. Wir sind Helfer, Dienstleister, Berater, Verleiher und oftmals Retter in schwierigen Zeiten. Vor allem sind wir aber die größte Gemeinschaft zur landwirtschaftlichen Selbsthilfe. Und das seit 1958. WIR SIND DIE GEMEINSCHAFT DER MASCHINENRINGE: uns gibt es 240 Mal in Deutschland in zwölf Landesverbänden, die 14 Bundesländer abdecken.

Website:

https://www.maschinenring.de/