Laut verschiedenen Quellen wird die Weltbevölkerung bis 2050 voraussichtlich 9,1 Milliarden Menschen erreichen , also rund 20 Prozent mehr als 2021. Von diesen 9,1 Milliarden Menschen werden schätzungsweise 70 Prozent in städtischen Gebieten leben, im Gegensatz zu den heutigen 55 Prozent. Hingegen ist das Niveau der extremen Armut während des letzten Jahrhunderts gesunken, wodurch mehr Menschen Zugang zu einem besseren und vielfältigeren Ernährungsangebot haben. Zusammen mit der erwarteten Zunahme von biobasierten Ressourcen wie Kunststoffen oder Biokraftstoffen muss die landwirtschaftliche Produktion um etwa 70 Prozent steigen, um den weltweiten Bedarf an Rohstoffen und Lebensmitteln zu decken.

Pilotprojekte im Bereich Open Source Landwirtschaft

Für den Bereich Landwirtschaft haben wir gemeinsam mit der Helmut-Schmidt-Universität und der Klimaschutzstiftung Hamburg zwei spannende Projekte ins Leben gerufen, die Pilotprojekte für den Bereich Open Source Landwirtschaft darstellen.

Wir setzen uns als Fab City Hamburg mit Landwirtschaft und dem Leben im urbanen und ländlichen Raum auseinander und erforschen, wie wir dort mit unserem Wissen, unseren Fähigkeiten und als Community zu mehr Nachhaltigkeit beitragen können.

Farm-Roboter soll Hochbeet auf Gut Karlshöhe bewirtschaften

Der FarmBot in Hamburg zeigt, wie wir mir Open Source Hardware und künstlicher Intelligenz Pflanzen smarter anbauen und ertragreich ernten können. Der FarmBot ist ein Open Source Hardware Produkt der gleichnamigen Firma mit Sitz in der USA (Kalifornien), Farm Bot – Source CNC Farming.

Wir wollen den “Farmbot Genesis XL 1.6″, der eine Fläche von 18 Quadratmetern bewirtschaften kann, auf dem Gut Karlshöhe in Hamburg Bramfeld in Betrieb nehmen. Die erste Anbausaison beginnt in 2023 und wird von verschiedenen Bildungsformaten begleitet werden.

Künstliche Intelligenz & Maschinelles Lernen

In der Fab City Hamburg glauben wir, dass neue Technologien wie künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen (ML), zusammen mit Robotik und Internet der Dinge (IoT) dabei helfen können, einige der oben genannten Herausforderungen zu lösen.

Damit diese Technologien und ihre Anwendung jedoch sich sinnvoll einsetzen lassen, müssen sie global zugänglich werden und nicht nur ein Privileg der Landwirtschaft in reichen Ländern sein. Das ist der Hauptgrund, warum wir uns für ein Open Source Framework entschieden haben, das es ermöglicht, die Informationen einfach zu teilen und für jede:n zugänglich zu machen, die/den es interessiert. Darüber hinaus ermöglicht dies ein Community-gesteuertes Wachstum auf globaler Ebene, das heißt jede:r auf dem Planeten kann zum Projekt frei beitragen und es nutzen, um Wissen zu demokratisieren.

Einer unserer Vorschläge ist es, einige der mühsamsten und anstrengendsten landwirtschaftlichen Tätigkeiten durch KI/ML-basierte Robotersysteme zu automatisieren, wodurch die allgemeinen Arbeitsbedingungen verbessert würden. Die Implementierung eines automatischen Unkrauterkennungs- und -entfernungssystems würde zum Beispiel den Landwirt:innen ermöglichen, sich auf andere möglicherweise wichtigere Aufgaben zu konzentrieren und sie zu entlasten.

Die meisten modernen KI- und ML-Modelle, die zur Lösung bildbezogener Aufgaben verwendet werden, erfordern eine beträchtliche Anzahl von Beispielen, um die gewünschten visuellen Muster zu lernen. Die Sammlung der vorgenannten Beispiele sind die sogenannten Datensätze. Größe und Qualität der Datensätze sind entscheidende Faktoren für die Qualität der resultierenden KI/ML-Modelle.

Deswegen werden wir einige Anstrengungen unternehmen, smarte landwirtschaftliche Robotersyteme innerhalb der Fab City Hamburg zu konstruieren. Sie werden sehr eng verlinkt sein mit der Zusammenstellung der offenen Datenquellen, die für das Training und die Bewertung der entwickelten KI/ML-Modelle erforderlich sind.

Juan Grados erklärt die Funktionsweise des FarmBots Fab City Hamburg e.V. / Tarik Ziyad

Eine kleine Premiere

Eine erste Präsentation gab es für die Fab City Hamburg Vereinsmitglieder, Projektpartner:innen und die erweitere Community am 20. September 2022. Sie wurde zudem von Workshops zu den Themen Urbane Landwirtschaft, Open Source Hardware und Impact begleitet. Das New Production Institute hat darüber berichtet und von Andje Stamer, Fachreferentin für Nachhaltigkeit auf dem Gut Karlshöhe, gab es ein grandioses Feedback. Wir freuen uns auf die nächsten Schritte!

Prototypentwicklung für Vertical Farming

Im Rahmen eines Workshops zum Thema „Vertical Farming“ von der HSU und der Arab-German Young Academy for Sciences and Humanities (AGYA) wurden zwei Prototypen entwickelt und aufgebaut. Ziel war es zu zeigen, dass die Erstellung eines vertikalen Landwirtschaftssystems weder komplex ist, noch viel Material oder Ausrüstung erfordert. Diese beiden Systeme lassen sich auch problemlos auf dem Balkon, im Garten oder sogar in der eigenen Küche aufstellen. Die Outdoor-Version zielt darauf ab, einen Weg aufzuzeigen, wie alltägliche Materialien, die man wahrscheinlich in jedem Haus findet – wie Regenrinnen und Holz – für den Bau eines vertikalen Landwirtschaftssystems wiederverwendet werden können. Im Gegensatz dazu zeigt die Indoor-Version eine eher technische Option bei der Nutzung von Einrichtungen eines Makerspace oder Fab Lab.

Vertical Farming

Vertikale Landwirtschaft ist ein Ansatz für den Anbau von Pflanzen und Feldfrüchten in gestapelten Schichten. Es wird oft mit hochkomplexen Indoor-Farmen mit kontrollierter Umgebung in Verbindung gebracht, die Lebensmittel im kommerziellen Maßstab produzieren. Diese Indoor-Farmen zielen darauf ab, das Pflanzenwachstum mit künstlichem Licht zu optimieren und gleichzeitig den Bedarf an Platz, Wasser und Dünger im Vergleich zu herkömmlichen Freilandfarmen zu minimieren. Die meisten vertikalen Farmen verwenden eine von drei erdlosen Anbautechniken, Hydroponik, Aeroponik oder Aquaponik. Es gibt jedoch auch traditionellere Ansätze, die Erde verwenden, insbesondere in privaten, DIY-artigen Outdoor-Systemen. Im Allgemeinen ermöglicht Vertical Farming eine platzsparende Möglichkeit, Pflanzen anzubauen und Lebensmittel lokal zu produzieren. Das erscheint vor allem für Stadtbewohner interessant, die oft keinen Platz haben, um ihr eigenes Gemüse konventionell anzubauen, und daher vollständig auf die Lebensmittelversorgungskette angewiesen sind.