Machine Learning und Künstliche Intelligenz als grüne Daumen: Wie Infarm nachhaltiges Pflanzenwachstum mit geringem Ressourcenaufwand realisiert

Gesunde Lebensmittel, ohne lange Transportwege und nachhaltig produziert – für Verbraucher*innen sind diese zunehmend entscheidende Kaufargumente. Das B Corp-zertifizierte Vertical-Farming-Unternehmen Infarm erfüllt diese Ansprüche: In ihren Indoor-Farmen wachsen lokal angebaute, erntefrische Lebensmittel – ohne den Einsatz von Pestiziden. Möglich macht dies die ständige Kontrolle und Optimierung des Wachstumsprozesses – cloudbasiert und datengesteuert. 

Greening by IT und Greening of IT gehen Hand in Hand. Angesichts instabiler Lieferketten und klimatischer Schwankungen zeigt das Unternehmen damit einen Weg auf, wie die Erzeugung von Lebensmitteln von externen Einflüssen entkoppelt und stabilisiert werden kann. Infarms erklärtes Ziel: eine CO₂-neutrale Produktion bis 2045. 

In Infarms vertikalen Farmen wachsen 365 Tage im Jahr frische Kräuter, Salate und Blattgemüse. Die Temperatur, die Zufuhr von Wasser und Nährstoffen, Luftfeuchtigkeit sowie Licht in den Farmen werden präzise und vollständig datenbasiert gesteuert. In seinem hochmodernen Crop Science Lab arbeitet Infarm ständig daran, die Produkte und Parameter zu optimieren, und garantiert somit eine konstant hohe Produktqualität. Der so gestaltete ressourcenschonende Anbau garantiert eine zuverlässige, von den Jahreszeiten unabhängige Lieferung an die Händler.  

Daten sind der „Dünger“ für Infarm 

Infarms globales “Growing Center”-Netzwerk besteht aus klimaresilienten, leistungsstarken modularen Farmen, die durch Anwendungen in der Google Cloud gesteuert werden und, mithilfe von Big Data, IoT und Cloud-Analysen in der Lage sind mitzulernen.

Infarms Farmen sind mit Sensoren ausgestattet, die mehrmals pro Minute die Daten einer jeden einzelnen Pflanze auslesen und unter anderem Temperatur-, Feuchtigkeits-, CO₂- und pH-Daten sammeln. Diese Daten werden durch multispektrale Bildtechnologien in 3D-Bilder der Pflanzen umgewandelt. Anhand dieser digitalen Simulationen wird der Anbau stetig verbessert und erzeugt hochwertigere, geschmacksintensivere Pflanzen, während der Verbrauch natürlicher Ressourcen signifikant reduziert wird. 

Je mehr angebaut wird, desto besser kann Infarm agieren und adaptieren: Dank des ständigen Datenflusses lassen sich Ressourcen wie die Anbaufläche, Wasser, Dünger, CO₂ und Strom immer effizienter nutzen. „Was uns von anderen abhebt, sind das Know-how, das wir uns durch die Verwaltung eines so großen Netzwerks angeeignet haben, und die Daten, die wir im Laufe der Jahre sammeln konnten. Wir haben vom ersten Tag an in diese Daten investiert, denn sie sind der Schlüssel zu unserem Erfolg“, erklärt Pedro Silva, Director Software & IT bei Infarm. 

Biofeedback-Anwendung via Google Cloud für mehr Nachhaltigkeit 

Digitale Systeme wirtschaftlicher zu betreiben und die Lieferketten kurz zu halten – diese zwei Bestrebungen sind für Infarm zentral. Auch den Energieverbrauch möchte das Unternehmen mit Hilfe von KI- und ML-Optimierungen senken. Im Rahmen ihres sogenannten Biofeedback-Projekts plant Infarm, die derzeitige Nutzung Künstlicher Intelligenz zu erweitern, um die spezifischen Bedürfnisse einzelner Pflanzen zeitnah zu erkennen und deren Versorgung vollständig zu automatisieren. Das minimiert den Ressourcenverbrauch, indem es den Pflanzen nur so viele Nährstoffe zuführt, um den Ertrag zu maximieren. Erreicht wird dies durch die Erstellung simulierter digitaler Zwillinge einer jeden Pflanzensorte. Moderne „Controlled Environment Agriculture”-Farmen gleichen die Entwicklung ihrer Pflanzen mit deren prognostizierten Wachstumsmustern ab und optimieren deren Umwelt- und Wachstumsbedingungen..

Infarm konnte seinen Energiebedarf so in den vergangenen fünf Jahren um mehr als 25 Prozent reduzieren. Bei den derzeitigen Energiepreisen wird das Projekt dem Unternehmen in den kommenden fünf Jahren voraussichtlich mehr als 6 Millionen Euro einsparen. 

Das Infarm „Farm Brain“ sammelt mehr als 50.000 Wachstums-, Farb- und Spektraldaten über die gesamte Lebensdauer einer Pflanze. Die Erfassung und Analyse dieser immensen Anzahl von Datenpunkten erfordert eine leistungsstarke Lösung. Seit Juni 2022 setzt Infarm deshalb auf Google Cloud und nutzt dabei vor allem BigQuery und Looker, um seine ehrgeizigen Ziele zu erreichen und das Biofeedback-Projekt voranzutreiben. 

Die cloudbasierte Data-Warehouse- und Analytics-Lösung BigQuery bietet native Unterstützung für KI und ML und kann große Datenmengen bis in den Petabyte-Bereich und darüber hinaus mit hoher Leistung abfragen, analysieren und verarbeiten. Das Application Programming Interface (API) für Streaming-Insert-Anweisungen ermöglicht Echtzeitanalysen; mit Hilfe von Datastream lassen sich auch Daten aus heterogenen Quellen zuverlässig und mit minimaler Latenz synchronisieren.  

Ein weiterer wichtiger Baustein, um Infarms Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, ist Looker: Um langfristig die Energiekosten zu senken, Ressourcen einzusparen und die Kosten durch ML und KI zu optimieren, müssen die Daten für alle internen Abteilungen verfügbar und sichtbar sein. Mit Looker können die Datenexpert*innen von Infarm enorme Datenmengen übersichtlich aufbereiten, Dashboards erstellen und Datenmuster interpretieren. Dabei lassen sich Informationen aus unterschiedlichen Bezugsquellen abrufen, kombinieren und bei Bedarf exportieren. 

Die Daten, die Infarm kontinuierlich von ihren Farmen sammelt, fließen auch in ein visuelles Nachhaltingkeits Tool – das Global Environment Impact Dashboard. Es liefert Echtzeit-Informationen über Daten zur Pflanzenproduktion, zu Land- und Wassereinsparungen sowie zu Abfällen und zeigt außerdem weitere Referenzdaten aus jedem einzelnen Betrieb weltweit an. Diese Informationen sind dank Google Cloud für alle Beteiligten im Netzwerk sichtbar und zugänglich. Künftig soll das Dashboard auch zur Nachverfolgung  langfristiger Nachhaltigkeitsziele genutzt werden.

Weniger verbrauchen und gleichzeitig immer höhere und qualitativ hochwertigere Erträge erzielen – so funktioniert das Zusammenspiel ehrgeiziger Ideen mit hochmoderner Cloud-Technologie.