Ein digitaler Zwilling für den Rebschnitt

Stell dir vor, Carolin Horst filmt mit ihrem Smartphone einen Grauburgunder-Rebstock im rheinhessischen Oppenheim. Sie lädt das Video auf einen Server hoch und erhält auf ihrem Display eine digitale Kopie des Rebstocks. Der Stamm ist in Türkis dargestellt, die Triebe vom letzten Jahr sind gelb und die Fruchtruten vom Vorjahr sind grün. Die idealen Schnittpunkte für den sanften Schnitt der Weinrebe leuchten orange.

Dieser Prototyp eines von Künstlicher Intelligenz gestützten Systems zum Rebschnitt wird als vielversprechend angesehen. Mit seiner Hilfe kann selbst ein Anfänger den Rebstock fachgerecht beschneiden - eine Fertigkeit, die normalerweise viele Kurse und Weiterbildungen erfordert, wie Matthias Porten vom Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Mosel erklärt.

Warum sanfter Rebschnitt wichtig ist

Aber warum ist der sogenannte wundarme oder sanfte Rebschnitt so entscheidend? "Es reduziert Krankheiten wie Esca, die das Holz zerstören", erläutert Porten. Bei dieser Methode werden nur wenige Schnittwunden verursacht und der Saftfluss der Pflanze bleibt in einer Leitungsbahn innen und außen am Stamm erhalten.

"Es dient auch zur Vorbeugung zur Erhaltung der Pflanzengesundheit, sodass dann weniger Pflanzenschutzmittel eingesetzt werden müssen", fügt Volker Wenghoefer aus dem rheinland-pfälzischen Ministerium für Weinbau hinzu.

Automatisierung des sanften Rebschnitts

Die Entwicklung solcher Entscheidungshilfen wie dem Prototypen ist eine wichtige Grundlage, um zeitintensive Arbeiten wie den Rebschnitt vollständig zu automatisieren, so Professor Dimitris Paraforos vom Institut für Technik der Hochschule im hessischen Geisenheim. Mit der Automatisierung des sanften Rebschnitts könne dieser gezielter angewandt werden und wäre dann auch bei der Produktion qualitativ hochwertiger Weine einsetzbar, ergänzt Stephan Krauß vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI).

Von der Theorie in die Praxis

Das Ministerium für Weinbau in Mainz hat das Projekt mit fast 1,2 Millionen Euro aus der Europäischen Innovationspartnerschaft unterstützt. "Mit solchen benutzerfreundlichen Anwendungen gelangt Know-how aus der Forschung effektiv in die Praxis und trägt dazu bei, ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit im Weinbau in Einklang zu bringen", sagt Ministerin Daniela Schmitt (FDP).

"Die Herausforderung ist die Berechnungszeit", erklärt Physikerin und Winzerin Carolin Horst, die ebenfalls an dem dreijährigen Projekt mitgearbeitet hat. Noch dauert es fast drei Minuten bis das gefilmte Bild einer Weinrebe als buntes 3D-Modell auf dem Bildschirm erscheint - das Ziel ist jedoch, einen Rebstock in einer Minute zu schneiden, sagt ihr Kollege Dirk Hübener.

Die Methode im Unterricht für angehende Winzer

Trotz der noch recht langen Berechnungszeit sieht Horst kein grundsätzliches Problem. "Das Grundprinzip des sanften Rebschnitts hat man nach 10, 20 Stöcken drin." Und wenn ein Arbeiter dann doch mal vor einem ganz anders gewachsenen Stock steht, kann er sich ja noch mal auf seinem Smartphone einen digitalen Vorschlag für den richtigen Schnitt machen lassen. Bernd Prior vom DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück hat die überzeugende Methode bereits in seinen Unterricht angehender Winzer integriert.

Hübener und Horst planen nun, die Methode mit ihrem neu gegründeten Unternehmen 2farm auch für den Obstbaumschnitt weiterzuentwickeln.

Automatisierung im Weinbau durch Künstliche Intelligenz

Anfangs konzentrierten sie sich auf Äpfelbäume in ertragreichen Lagen. Parallel dazu führten sie Diskussionen mit Herstellern von Landmaschinen, um den Einsatz von KI bei der Rebschnitt-Automatisierung zu erweitern, so Hübener.

Seit anderthalb Jahrzehnten sind Schnittroboter in Entwicklung. "Die Bildverarbeitung bleibt allerdings bis heute eine Herausforderung", gibt Hübener zu bedenken.

Potential der KI im Weinbau

Ernst Büscher vom Deutschen Weininstitut betrachtet den künstlich intelligenten Rebschnitt als "den Anfang einer faszinierenden technologischen Fortschrittsetappe in der Weinzunft". Aufgrund ihrer Vielschichtigkeit bietet die Weinherstellung viele Möglichkeiten für die Implementierung von KI, erklärt Büscher.

Nach Meinung von Paraforos und Krauß ist das Potential der künstlichen Intelligenz im Weinbau enorm. Paraforos führt als Beispiele die Modellbildung komplexer Bodenkennwerte, das Entwickeln präziserer Schädlingsprognosen und Entscheidungsfindungen für den Pflanzenschutz an sowie die Überwachung und Steuerung maschineller Arbeiten im Weinberg - insbesondere wenn diese von autonomen Robotern ausgeführt werden.

Einschränkungen beim Prototyp

Hübener erklärt, dass ein Produktprototyp für den KI-Rebschnitt noch nicht in Massenproduktion erhältlich ist. Dies hängt mit einem Schweizer Unternehmen zusammen, das ein ähnliches Patent bereits vor knapp vier Jahren beantragt hat, aber noch keine Genehmigung erhalten hat. Es finden jedoch auch Gespräche mit diesem Konkurrenten statt.