Digitaal paprika’s kweken en digitaal kreupelheidsdetectie bij dieren. Dat zijn twee nieuwe projecten van digital twins van dieren en planten vanuit het Digital Twin Academy-project. Het programma krijgt financiering van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling en is een samenwerking van diverse overheden, onderzoeks- en onderwijspartners en partners uit het bedrijfsleven.
Digital twinning is een virtuele representatie van de realiteit. Via IoT oplossingen data kunnen vergaren en terugkoppelen naar de werkelijkheid, is met een levend organisme alleen niet mogelijk. Toepassingen van digital twins in agro en food kunnen dus veel betekenen in procesoptimalisatie, dataverzameling en signalering.
Dierwelzijn met digital twins
In de veehouderij worden vaak grote aantallen dieren gehouden. Tijdige signalering van gezondheidsproblemen is dus een uitdaging. Loopgedrag is een key indicator van mogelijke kreupelheid, wat verstrekkende gevolgen kan hebben. Dit tijdig constateren kan het verschil maken.
“Een digital twin van een koe kan helpen om videobeeld snel en effectief te analyseren,” zegt Marcel Roosen, manager van het Fontys GreenTechLab. Hij zoekt uit welke mogelijkheden er zijn voor digital twins van dieren en planten vanuit het Digital Twin Academy project. “Wat we gedaan hebben, is een systeem gemaakt wat digitaal de beelden van een koe kan reproduceren. Een virtuele omgeving dus, die en digital twin maakt van de koe.”
“Dat system hebben we getraind om afwijkend loopgedrag te herkennen bij koeien. De techniek die je daarvoor gebruikt heet recurrent neural networks, wat je inmiddels live kan inzetten om ongezond loopgedrag dus te signaleren. Dit komt het dierenwelzijn ten goede en biedt veel toepassingsmogelijkheden in de veehouderij, ook voor andere aandoeningen.”
Digitaal paprika’s kweken
Een vergelijkbare toepassing is er voor groente- en fruitteelt. Daarvoor is nu een digital twin van paprikaplanten. Dit is uitdagend, omdat het hier gaat om een AI-toepassing die je moet leren om paprika’s te herkennen. “Wij herkennen paprika’s instinctief, op basis van ervaring en kennis van de agrariër,” zegt Roosen.
“Een systeem moet dat eerst leren en dat kost veel tijd, maar biedt ook veel kansen. Dat heeft misschien wel duizenden iteraties nodig, ook om classificatie mogelijk te maken. Wat we hier namelijk krijgen is een vertaling van wat in de kas staat naar begrijpbare en analyseerbare data. Hoeveel paprika’s groeien er in de kas en hoe goed groeien ze? Wat is de dichtheid daarvan? Waar zijn de aandachtsgebieden? Dat is de digitaliseringsslag die in de teelt mist.” Voor de kweker heeft dit veel voordelen; meer inzicht en voorspelbaarheid in de oogst, betere planning en preventief handelen om de planten gezonde te houden. Gezondere bedrijfsprocessen dus.”
De ‘digitale kweekkas’
De techniek van beeldherkenning (convolutional neural networks), gebruikt bij de paprika’s, bestaat al langer. De innovatie zit in de toepassing. De hele inhoud van een kas wordt omgezet naar een dataset die veel mogelijkheden biedt. Kwekers kunnen hierop datagedreven gaan werken. Ook in ziektemanagement kan digital twinning een signaleringsfunctie hebben; een ziekte bij planten begint klein, maar groeit vaak exponentieel. Een digital twin versnelt digitaliseringskansen en maakt een digitale kas mogelijk.
Roosen: “In theorie kan je de hele kas reproduceren als digital twin en die digitaal aansturen. Van bevochtiging en luchtcirculatie tot de dag- en nachtcyclus. De grote uitdaging hierin is vertrouwen in het systeem en acceptatie van digital twins en AI-toepassingen. De techniek is voor een ondernemer een soort ‘black box’; het proces is niet uit te leggen. Met Virtual Plant Twin zetten we een stap vooruit om de validiteit van technologie te bewijzen.”
Digital Twin Academy
Virtual Plant Twin is een pilot van Digital Twin Academy. De bedoeling is dat die digital twins voor het MKB beschikbaar komen. De toepassingen van de technologie kunnen ook verken bij een aantal projecten. Dit specifieke project wordt uitgevoerd door het kenniscentrum GreenTechLab, onderdeel van Fontys Hogeschool Techniek & Logistiek. Ze krijgen steun van van andere instituten, waaronder Fontys Hogeschool ICT en Fontys Engineering.
Lees ook:
- Bouw een Digital Twin in achttien weken
- Gamma maakt Microsoft Teams Operator Connect beschikbaar voor MKB
