Wie ein ehemaliger Microsoft-Forscher mithilfe von KI preisgekrönten Salat aus 5.000 Meilen Entfernung anbaut

Es ist schon ziemlich beeindruckend, einen preisgekrönten Salat in einem Gewächshauswettbewerb gegen 42 Teams aus fast zwei Dutzend Ländern anzubauen. Noch bemerkenswerter ist es, wenn man es aus 5.000 Meilen Entfernung schafft.

Koidra, ein in Seattle ansässiges Startup für künstliche Intelligenz, hat in diesem Sommer die internationale Autonomous Greenhouse Challenge gewonnen und damit zum zweiten Mal den Titel geholt. Der Wettbewerb fand an der niederländischen Wageningen University & Research statt – der vielleicht weltweit besten Einrichtung für die Lebensmittelproduktion im Gewächshaus.

Hinzu kommt, dass der Gründer von Koidra, Kenneth Tran, ein Neuling in der Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion ist. Ehrlich gesagt, scheint er dem Ganzen ein wenig ambivalent gegenüberzustehen.

“Ich bin eigentlich über die Technologie und die industrielle Steuerung zur Landwirtschaft gekommen”, sagt Tran, der bei Koidra als CEO und Chief Technology Officer tätig ist.

Tran ist zwar kein glühender grüner Daumen, aber er kennt sich mit der Technologie bestens aus. Er hat Abschlüsse in Mathematik und Computerwissenschaften. Zuvor war er mehr als sieben Jahre lang als Principal Applied Scientist bei Microsoft Research tätig. Seine Leidenschaft gilt dem Verstärkungslernen (Reinforcement Learning, RL), einem Teilbereich des maschinellen Lernens. Beim Reinforcement Learning, so erklärt er, geht es um Entscheidungsfindung und Optimierung in Echtzeit, während der Großteil des maschinellen Lernens aus Klassifizierung und Vorhersage besteht.

“Ich glaube, dass [Verstärkungslernen] die neue Grenze der KI ist”, sagte Tran.

Bei Koidra wendet Tran das Reinforcement Learning auf industrielle Prozesse an, wobei er sich zunächst auf die Landwirtschaft konzentriert. Mit dieser Art des maschinellen Lernens kann die Menge der produzierten Lebensmittel erhöht und gleichzeitig der Einsatz von Wasser, Düngemitteln und Pestiziden reduziert werden, so das Unternehmen.

Dies sind entscheidende Vorteile. Die Verbesserung der Landwirtschaft in Innenräumen kann entscheidend sein, um auf den Klimawandel zu reagieren und ihn einzudämmen. Heißere Temperaturen und extremere Wetterereignisse fordern vielerorts bereits ihren Tribut von der Landwirtschaft im Freien. Und die Landwirtschaft ist ein bedeutender Verursacher von Kohlenstoff: Einschließlich der Viehzucht verursacht die Landwirtschaft zwischen 19 und 29 % der weltweiten Treibhausgasemissionen.

Agtech ist ein zunehmend reifes Feld. Laut PitchBook haben Investoren im vergangenen Jahr weltweit 10,5 Milliarden Dollar in Agtech-Geschäfte investiert und damit einen neuen Rekord für diesen Sektor aufgestellt. Im ersten Quartal dieses Jahres sammelten Agtech-Unternehmen 3,3 Milliarden Dollar ein.

In dem viermonatigen niederländischen Wettbewerb setzte das Koidra-Team seine Software ein, um Gewächshausparameter wie Beleuchtung, Belüftung, Heizung, Bewässerung, Nebel und Verdunkelungsschirme aus der Ferne einzustellen. Verschiedene Monitore lieferten Rückmeldungen über die Gewächshausbedingungen. RGB-Bilder (rot, grün, blau) des Salats gaben in Echtzeit Aufschluss über sein Gewicht und Wachstum, während Wärmebilder den Wasserverlust des Gemüses durch Transpiration aufzeigten.

Tran fand seinen Weg zu den Gewächshäusern über Microsoft Research. Während seiner Anstellung bei dem Technologieunternehmen in Redmond, Washington, betreute Tran Teams, die sich mit der Optimierung der Energieeffizienz von Microsoft-Rechenzentren und der Vorhersage ihres Stromverbrauchs befassten.

Die Projekte machten ihm Spaß, aber es fiel ihm nicht leicht, mit dem Betrieb von Rechenzentren zu experimentieren, da diese immer zuverlässig funktionieren müssen.

Dann fiel ihm die vertikale Indoor-Farm auf, die im Café eines Microsoft-Gebäudes wuchs.

“Das machte mich neugierig”, sagte Tran. “Ich habe mich für das Problem der Indoor-Farm interessiert. Es ist ein forschungsfreundliches Projekt.”

Um in den Sektor einzusteigen, konsultierte er Landwirtschaftsexperten aus Nordamerika, um die Pflanzenbiologie und den Anbau in Innenräumen zu verstehen. Dazu gehörten Forscher der Ohio State University, der Cornell University und der kanadischen Landwirtschaftsbehörde Agriculture and Agri-Food Canada.

Obwohl ihn die ML-Problemlösung antreibt, weiß Tran die Bedeutung der Lebensmittelproduktion zu schätzen.

“Es ist ein so bedeutendes Problem zu lösen”, sagte er. “Es ist nicht nur ein ausgefallenes technisches Problem, sondern es löst grundlegende Bedürfnisse”.

Tran nahm 2018 mit einem Microsoft-Team am ersten internationalen Gewächshaus-Wettbewerb teil. Sie gewannen mit ihren überlegenen Gurken und setzten sich gegen Konkurrenten von Tencent, Intel und anderen durch.

Im Jahr 2020 verließ Tran Microsoft und gründete Koidra. Im darauffolgenden Jahr nahm das Startup allein am Wettbewerb teil und gewann mit seinem Salat, den es auch in diesem Jahr wieder gewann.

Das Unternehmen ist auf 25 Mitarbeiter angewachsen und hat vor kurzem Chief Business Officer Soojung Smith, einen Serienunternehmer und ehemaligen Microsoft-Manager, eingestellt.

Das ebenfalls in Seattle ansässige Startup Phaidra arbeitet in einer ähnlichen Branche und nutzt KI zur Steuerung industrieller Prozesse. Das Unternehmen konzentriert sich auf den Energieverbrauch sowie die Heizung und Kühlung von Unternehmen wie Rechenzentren, Raffinerien, pharmazeutischen Anlagen und Stahlwerken.

Koidra hat etwa 10 Kunden für seine Gewächshaussoftware. Dazu gehören Winset Farms aus British Columbia, das Produkte für Costco liefert, und Local Bounti aus Montana. Das Unternehmen hat Anfang des Jahres eine 4,5-Millionen-Dollar-Startkapitalrunde erhalten.

Es hat Büros in Seattle und Vietnam, wo die Familie Tran lebt. Koidra plant den Bau eines Gewächshauses in Vietnam, das laut Tran eine günstigere Option als die USA ist. Er ist auch Mitbegründer von Ayo Biomass, einem in Vietnam ansässigen Hersteller von Holz- und Biomassebrennstoffen.