Schärft die Sinne: Künstliche Intelligenz in der Nutztierhaltung

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Wie kann künstliche Intelligenz die Landwirtschaft dabei unterstützen, das Wohl von Nutztieren zu wahren und zu fördern? Diese und weitere Fragen diskutierte eine Fachrunde am 9. März digital im Herrenhäuser Forum "KI in der Nutztierhaltung ‒ Das Ende des armen Schweins?", das in Kooperation mit dem Verbund Transformationsforschung agrar Niedersachsen durchgeführt wurde.

Schweine im Stall
Mehr Tierwohl durch KI: In der Nutztierhaltung könnten künstliche Intelligenzsysteme gesundheitliche Probleme oder Stress frühzeitig erkennen. (Foto: Watchara Kokram - stock.adobe.com) 

In seiner Einführung hob Moderator Dr. Daniel Lingenhöhl, Chefredakteur von Spektrum der Wissenschaft, die Rolle der Landwirtschaft als Modernisierer unserer Gesellschaft in Sachen Digitalisierung hervor. Doch wohin führt die Entwicklung der Nutztierhaltung: Bringen Digitalisierung und künstliche Intelligenz (KI) mehr Nachhaltigkeit oder noch stärkere Intensivierung? Und wem kommt der digitale Fortschritt letztlich zugute - profitieren die Tiere, die Landwirte und Landwirtinnen oder die Konsumenten?

Knapp die Hälfte des Publikums schätzte zu Beginn der Veranstaltung, dass Tiere am ehesten profitieren werden. Ebenfalls knapp die Hälfte vermuteten Vorteile auf Seiten der Erzeugung und zehn Prozent der Zuhörenden erwarteten Vorteile für die Verbraucherinnen und Verbraucher. 

Videomitschnitt des Livestreams

Livestream auf Laptop
Die Veranstaltung fand aufgrund der Coronapandemie digital statt und konnte im Livestream verfolgt werden. (Foto: Julia Fischer für VolkswagenStiftung)

Unterstützung für Landwirte

"Wird der Landwirt letztendlich überflüssig", wollte Moderator Lingenhöhl wissen, "oder ist er irgendwann nur noch der Systemadministrator des KI-gesteuerten Hofes?" Die Diskutierenden waren sich einig, dass die Technologie den Menschen unterstützen, nicht aber ersetzen werde. "KI schärft die Sinne der Tierhalter", erklärte Hartung. Sie nehme Veränderungen und Auffälligkeiten wahr, um etwa Stress oder Krankheit früh zu erkennen.

Ergebnisse der KI-Systeme würden aber immer verifiziert durch Menschen, betonte Tiermedizinerin Kemper. Menschliche Expertise fließe in die Entwicklung der Systeme und sei unerlässlich für ihre Anwendung. "Es ist ja gut, wenn ein KI-System den Landwirt nachts alarmiert, weil ein Tier Fieber bekommt", sagte die Tierwohl-Forscherin. "Das Medikament wird aber immer ein Mensch verordnen." Auch in der Forschung, etwa wenn es um die kamerabasierte Früherkennung des Schwanzbeißens gehe, überprüfe stets ein Mensch, was das KI-System angibt, erkannt zu haben. 

Durch die zunehmende digitale Vernetzung von Systemen und den wachsenden Datenfluss gebe es immer mehr Daten, die helfen, KI-Prozesse zu optimieren, erklärte Hertzberg. Beispielsweise sei die individuelle Tiererkennung, vergleichbar der Gesichtserkennung beim Menschen, bereits möglich. "Und auf dem Gebiet tut sich gerade sehr viel", schilderte der Informatiker. Die Kombination unterschiedlicher Daten und kontextsensitiver Algorithmen bringe spannenden Entwicklungen hervor und biete viele Chancen, sagten auch Kemper und Hartung. Als Beispiel nannte Hartung Steuerungssysteme für Stallbelüftung, die auf Wetterberichte zugreifen und die Bedingungen für die Tiere automatisch anpassen.

Selbst der Weg zum Schlachthof, sagte Kemper auf eine Nachfrage aus dem Publikum, ließe sich künftig dank Sensorik und KI stressfreier gestalten. "Es geht dabei um intelligente Echtzeitanalyse", erläuterte Jukan. "KI-Systeme sind in der Lage, selbstständig Entscheidungen zu treffen." Sie förderten dabei per se weder das Tierwohl noch eine Intensivierung in der Nutztierhaltung. Zu welchem Zweck sie genutzt würden, ergänzte Hartung, liege in der Hand der Anwendenden. 

Mann im Livestream
Aus Sicht des KI-Experten Hertzberg bleibt die KI in Landwirtschaft und Tierhaltung eine Hilfswissenschaft. (Screenshot: Julia Fischer für VolkswagenStiftung)

Sichere und demokratische Lösungen

Jukan sprach von einer ganzheitlichen Betrachtung des Tierwohls durch sogenannte Animal Cyber Systems, die Infrastruktur und Sensorik sowie die Datenanalyse umfassen. Eine Herausforderung sei derzeit noch das korrekte Datenlabelling (die Beschriftung zur Kategorisierung der Daten, Anm. d. Autorin), da die von den Sensoren gesammelten Daten nicht immer in maschinenverständlicher Form geliefert würden. Schwierigkeiten sehe sie zudem in der - derzeit vorwiegenden - Implementierung der Technologien als proprietäre, also herstellergebundene, Systeme, die in erster Linie kommerziell ausgerichtet seien. "Wir brauchen eine Demokratisierung dieser Technologien mit offenen, testbaren und verifizierbaren Systemen", sagte Jukan. Zahlreiche Startups, ergänzte sie, arbeiteten heute mit offenen Plattformen. An vielen Stellen fehlten aber noch die Fachkräfte mit interdisziplinären Kenntnissen und der harmonische, interdisziplinäre (Daten-)Austausch. "Dabei kurbeln Open Access Technologien das Innovationspotenzial an." 

In der Logistik sei die Entwicklung beispielsweise viel weiter, und auch in der Landwirtschaft sei der Einsatz etwa sprachgesteuerter intelligenter Systeme durchaus vorstellbar. Selbst die Sicherheit, etwa gegen Hackerangriffe auf die Systeme, betonte Jukan, sei leichter auf Basis offener als proprietärer Technologien zu optimieren. Dem stimmte Hertzberg zu: "Die Systeme spiegeln die Komplexität unserer Anforderungen an sie: Eine ressourcenschonende, arbeitskräftearme Landwirtschaft erfordert hochkomplexe Technik - die ist natürlich angreifbar." Derzeit gebe es insbesondere Kompatibilitätsprobleme zwischen der "bunten Flotte" von Lösungen verschiedener Hersteller. Diese Probleme träfen insbesondere die Nutzenden und Vertreibenden: Landwirte und Landwirtinnen sowie Menschen, die mit Landmaschinen handeln.

Was kostet KI? 

Die Frage nach den Kosten für KI in der Nutztierhaltung fanden die Diskutierenden übereinstimmend "nicht leicht zu beantworten". Jeder Betrieb brauche seine eigene, maßgeschneiderte Lösung, hob Kemper hervor. Größere Höfe hätten zwar eher finanzielle Mittel für Neuanschaffungen, auch kleinere seien jedoch interessiert. "Und gerade junge, männliche Hofnachfolger sind tendenziell technik- und innovationsaffin und daher bereit, zu investieren", schilderte sie.

"Ein Betrieb erwirbt eine Systemlösung inklusive KI-Technik", erklärte Hertzberg. Der KI-Anteil darin sei nicht leicht zu beziffern, entpuppe sich möglicherweise bei genauer Betrachtung aber als erstaunlich klein, schätzte er. Zudem bringe die Technik den Landwirten und Landwirtinnen weitere, nicht direkt zu beziffernde Vorteile, gab Hartung zu bedenken. Sie vergrößerten das Wissen über ihre Tiere, hätten mehr Zeit für sie und höhere Flexibilität.

Bei der erneuten Umfrage unter den Zuhörendenden sahen 77 Prozent (vorher 45 Prozent) von ihnen das größte Potential für Vorteile durch KI-Technologien bei den landwirtschaftlichen Erzeugenden. Nur noch 17 Prozent (vorher 45 Prozent) erwarteten einen Vorteil für die Tiere. Ein überraschender Wandel, wie Moderator Lingenhöhl kommentierte, hatte sich die vorhergehenden Diskussion doch in großen Teilen um das Erfassen und Auswerten von Tierwohlindikatoren gedreht.

Und wo sehen die Experten und Expertinnen die KI in der Landwirtschaft in zehn bis fünfzehn Jahren? Kommunikationsexpertin Jukan betont zwei wichtige Aspekte der zukünftigen Entwicklung: "Die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen und die Qualität der Daten müssen gewährleistet sein. Dafür brauchen wir dringend mehr interdisziplinäre Fachkräfte und Zusammenarbeit, homogene Datengestaltung und Strukturen für die gemeinsame Datennutzung." Aus Hertzbergs Sicht bleibt die KI in Landwirtschaft und Tierhaltung eine Hilfswissenschaft. Das Interesse und die Akzeptanz für KI-Technologien hätten in den vergangenen 20 Jahren zwar deutlich zugenommen und sie würden zunehmend sicherer und verfügbarer. "Die Entscheidung darüber, zu welchem Zweck sie eingesetzt werden, liegt jedoch bei den Landwirten und unserer Gesellschaft", resümiert der Informatiker.

Autorin: Dr. Ulrike Schneeweiß