HybrInt-Projekt: Mit KI gegen den Trockenstress
Das HybrInt-Projekt nutzt Hyperspektral- und Wärmebildkameras, um Trockenstress bei Zuckerrüben messbar zu machen
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In diesem Hitzesommer wurden in Deutschland nicht nur vielerorts Temperaturrekorde gebrochen, sondern aufgrund von Wasserknappheit auch ein Bewässerungsverbot ausgesprochen. Die Folge: Viele Gärten und Grünflächen erinnern an eine Steppenlandschaft, Landwirte klagen über Ernteausfälle. Wie können wir Wasser sparen und gleichzeitig weiterhin gesunde Pflanzen für die Ernährung produzieren? Mit dieser Frage beschäftigt sich ein Forschungsprojekt der Universität Osnabrück: Durch eine KI-unterstützte Überwachung wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler herausfinden, wie Pflanzen Trockenstress messbar zeigen und wie ein smartes Wassermanagement gelingen kann.
„Wir sehen Pflanzen beim Sterben zu“, bringt Piper Powell ihre Forschungsarbeit auf den Punkt und lacht. Eigentlich hat die 28-Jährige mit Botanik wenig am Hut: Sie ist Informatikerin und Teil des HybrInt-Teams. HybrInt ist ein gemeinsames Projekt der Uni Osnabrück und der Uni Hannover, das vom Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur mit rund drei Millionen Euro gefördert wird. Zudem wird HybrInt durch die Kooperation mit dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Osnabrück unterstützt, u.a. durch einen Gärtnermeister, der sich um die Versorgung der Pflanzen kümmert.
Ziel des Projekts ist es, KI-Methoden zu entwickeln, die die Stärken menschlicher Intelligenz wie Kreativität oder Intuition mit maschineller Intelligenz wie beispielsweise dem Verarbeiten großer Datenmengen verbinden. Das smarte Wassermanagement ist ein Teilprojekt von HybrInt.
In einem Folientunnel auf dem Gut Arenshorst in der Gemeinde Bohmte zieht ADA seine Bahnen. ADA steht für „Agricultural Data Acquisition Robot“ und wurde 2025 von einem Team der Universität und des DFKI entwickelt. Der tischmontierte Roboter kann mit seinen RGB-, Hyperspektral-, Tiefen- und Wärmebildkameras Tausende Bilder pro Stunde aufnehmen. Dabei können pro Versuch automatisch Datenmengen im Terabyte-Bereich entstehen.
Aktuell sammelt ADA Daten von Pflanzen während ihres Wachstums und der anschließend eingeleiteten Trockenstressphase. „Wir lassen die Pflanzen kontrolliert austrocknen und nehmen sie dabei auf“, erläutert Prof. Dr. Martin Atzmüller, Professor am Institut für Informatik der Uni Osnabrück und Leiter des Forschungsbereichs Kooperative und Autonome Systeme am DFKI. Die Daten würden dazu genutzt, um neue Modelle zu trainieren, die den aktuellen Zustand einer Pflanze zuverlässig erkennen können. „Das Ziel ist es, Ressourcen gezielt dort einzusetzen, wo und wann sie am meisten gebraucht werden“, so Atzmüller.
„Wir hatten dabei auch schon den einen oder anderen Zombie-Moment“, sagt Piper Powell. Die Doktorandin und ihre Kollegen Amos Smith und Isaak Ihorst hätten einmal völlig vertrockneten Zuckerrüben-Pflänzchen Wasser gegeben. Und siehe da: Getreu dem Motto „Totgesagte leben länger“ hätten sich die Pflanzen tatsächlich erholt. „Es ist also gar nicht so leicht zu sagen, wann eine Pflanze wirklich tot ist, zumindest nicht bei Zuckerrüben“, so Powell.
Die Datensammlung wird durch sogenannte Ground-Truth-Daten zum Trockenstress ergänzt. Dazu gehören unter anderem Messungen des Wassergehaltes in den Blättern durch die Bestimmung der Blattdicke und des relativen Wassergehalts. Zusätzlich werden Aufzeichnungen zu Pflanzengesundheit und Schädlingsbefall dokumentiert. Die erhobenen Daten werden anschließend über OsnaData, die Forschungsdatenbank der Uni Osnabrück, bereitgestellt. „Indem wir die Daten offen zugänglich machen, schaffen wir eine wertvolle Grundlage für weitere wissenschaftliche Arbeiten“, so Prof. Dr. Joachim Hertzberg von der Uni Osnabrück. Damit ebne das Projekt den Weg für ein intelligentes Wassermanagement der Zukunft.
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