En un primer ciclo de cultivo de prueba, se cultivaron lechugas con algoritmos de IA en un sistema de invernadero hidropónico durante el 3er Desafío de invernadero autónomo
Los cinco equipos internacionales que participan en las rondas finales del 3er Desafío de Invernaderos Autónomos han completado el primer experimento de prueba. Los equipos probaron sus algoritmos y adquirieron experiencia durante un primer ciclo de cultivo con lechuga. Los equipos ahora se preparan para el ciclo de cultivo final para determinar el ganador.
El objetivo del 3er Reto de Invernaderos Autónomos es cultivar lechugas en dos ciclos de cultivo de forma totalmente autónoma con un algoritmo de IA en una plataforma en la nube con buena calidad y poco uso de recursos y energía y sin interferencia humana en los invernaderos experimentales de la Universidad de Wageningen & Research in Bleiswijk.
¿Lo que se ha hecho?
El primer ciclo de cultivo del 3er Reto Invernadero Autónomo se inició el 2 de febrero con la plantación del cultivar Salanova. Cinco equipos (Team CVA, Team digital_cucumber, Team MondayLettuce, Team VeggieMight, Team Koala) participaron en el primer experimento de prueba para probar sus algoritmos y ganar experiencia. El invernadero de referencia fue operado por los organizadores de WUR. El objetivo era maximizar la ganancia neta del cultivo de lechuga.
Cada equipo tenía un compartimento de 96 m2 a su disposición en los invernaderos de alta tecnología de la Universidad e Investigación de Wageningen en Bleiswijk con sensores y equipos climáticos estándar. Los algoritmos de los equipos tenían que determinar los puntos establecidos para la temperatura, la cantidad de luz natural y artificial, la calefacción, la concentración de CO2 y los parámetros relacionados con el cultivo, como la densidad del cultivo. La tecnología de visión proporcionó a los equipos información de estado en línea. Los algoritmos de los equipos se montaron en una máquina virtual en un servidor WUR protegido. Los datos del invernadero se reciben a través de una interfaz digital de LetsGrow y Azure Cloud. Al mismo tiempo, los algoritmos envían puntos de referencia de forma autónoma a la computadora de proceso, que finalmente toma la acción sobre el control del clima en el invernadero experimental.
Diferentes estrategias conducen a aprendizajes interesantes.
Los equipos siguieron diferentes estrategias climáticas, variando la temperatura, la asimilación adicional de luz LED y la aplicación de CO2. Esto dio como resultado diferente duración del crecimiento, uso de recursos y pesos de las cabezas de lechuga. Por ejemplo, la temperatura promedio varió entre 18,9 y 21,9 oC, y las cantidades diarias de luz PAR variaron entre 9,1 y 16,3 mol/m2/día. También variaron las estrategias de espaciamiento de cultivos, lo que resultó en densidades de plantas promedio de 24 a 38 plantas/m2. Como resultado, la duración del crecimiento varió: las fechas de cosecha oscilaron entre el 10 y el 21 de marzo, y el peso promedio de la planta a la cosecha varió de 138 a 320 g.
Aparte del peso, la calidad de la lechuga es importante para determinar el precio. Los cogollos de lechuga se clasificaron en tres categorías: clase A para cogollos de lechuga con un peso superior a 245 g, clase B para cogollos de lechuga entre 220 y 245 g, y clase C para cogollos de lechuga con un peso inferior a 220 g y/o de mala calidad, como puntas quemadas de o botritis. Para algunos equipos, las puntas quemadas y la botritis fueron muy graves. Los experimentos mostraron que los altos niveles de radiación y temperatura estaban asociados con altos niveles de quemaduras en las puntas.
El cultivo de referencia se cultivó a una temperatura relativamente baja (18oC) y niveles bajos de PAR (9,1 mol/m2/d), lo que dio como resultado niveles muy bajos de quemadura de puntas y ausencia de botritis. Sin embargo, no tuvo la mayor cantidad de lechugas clase A y la duración del crecimiento fue más larga para alcanzar el peso de lechuga objetivo (hasta el 15 de marzo). Sin embargo, la referencia se cultivó con una intensidad de iluminación relativamente baja y una entrada de calefacción relativamente baja, lo que resultó en la electricidad, el consumo y los costos más bajos.
Las lechugas cultivadas de manera autónoma alcanzaron el peso de lechuga deseado con costos de electricidad hasta 3 veces más altos, la mayoría de ellos también con costos de calefacción más altos. En la primera ronda de prueba, los equipos aún no lograron obtener una ganancia neta positiva debido a problemas de calidad de la lechuga o a la gran cantidad de uso de recursos.
¿Qué se ha logrado?
Todos los equipos pudieron ganar experiencia con el cultivo de lechuga de forma autónoma. Los algoritmos de IA de Teams pudieron determinar puntos de ajuste y controlar el cultivo de lechuga. Los controles realizados, las mediciones de cultivos y clima han generado conjuntos de datos muy valiosos y resultados de aprendizaje que los equipos pueden usar en el refinamiento de sus algoritmos. WUR utilizará los datos de todos los compartimentos para proporcionar un entorno de simulación informática actualizado de invernadero y cultivo a los equipos para entrenar y refinar sus algoritmos durante las próximas semanas.
¿Lo que sigue?
El último ciclo de cultivo comenzará el 2 de mayo. El equipo que alcance la mayor ganancia neta durante ese ciclo de cultivo se corona como ganador. El público puede seguir la competencia y el desempeño de los equipos en nuestro tablero en vivo (https://gc-app-challenge.azurewebsites.net/dashboard). Aquí te dejaremos seguir el cultivo de lechugas y descubrirás qué equipo ha cosechado más lechugas o cuál ha utilizado la energía de forma más eficiente.
Evento final el 1 de julio
Organizaremos un Evento Internacional de Invernaderos Autónomos el 1 de julio. El evento tendrá lugar en WUR, Bleiswijk. La mayoría de las partes también se transmitirán en nuestro canal de YouTube. El programa del evento se puede encontrar aquí. Puede registrarse para el evento usando este enlace.
Al igual que en las ediciones anteriores, todos los datos recopilados (no los algoritmos) se pondrán a disposición del público después de que finalice la competencia.
Visite www.autonomousgreenhouses.nl para obtener más información general.
El desafío está patrocinado por Tencent, Fluence por Osram, Gebr. Geers BV, Sigrow, LetsGrow.com, Ridder, Hortiplan, Glastuinbouw Nederland, Kas als Energiebron y el municipio de Lansingerland.