Tuinrobot AlphaGarden zorgt beter voor planten dan een professionele tuinier

In 1950 zocht wetenschapper Alan Turing een antwoord op de vraag of machines kunnen denken. Hij stelde een test voor op basis van het vergelijken van het vermogen van mensen en machines om bepaalde vragen te beantwoorden. Robotici van de Universiteit van Californië vertrokken vanuit dit idee met de vraag "Kunnen Machines Tuinieren?" en vergeleken het vermogen van mensen en machines om echte planten te verzorgen.

UC Berkeley heeft een lange geschiedenis als het aankomt op robotische tuinen, die teruggaat tot de vroege jaren '90. De onderzoeksvraag in dit onderzoek was: “Kun je effectief een tuin verzorgen met een robot op een manier die hetzelfde resultaat oplevert als wanneer een mens dezelfde tuin zou verzorgen?” Tijd voor wat wetenschap!

AlphaGarden, de tuinrobot die ontwikkeld werd, is een combinatie van een commercieel robotboerderijsysteem en UC Berkeley's AlphaGardenSim, een mechanisme dat de robot vertelt wat hij moet doen om de gezondheid en groei van de planten te maximaliseren. Het systeem omvat een camera met hoge resolutie en vochtsensoren voor het bewaken van de plantengroei, en alles is (meestal) volledig geautomatiseerd, van zaadplanting tot druppelirrigatie tot snoeien. De tuin zelf is enigszins ingewikkeld omdat het een polycultuurtuin is, bestaande uit verschillende soorten planten met verschillende karakteristieken.

Polycultuurboerderijen bootsen na hoe planten in de natuur groeien. De voordelen hiervan zijn onder andere veerkracht tegen plagen, verminderde behoefte aan bemesting en verbeterde bodemgezondheid. Maar omdat verschillende planten verschillende behoeften hebben en op verschillende manieren en snelheden groeien, is polycultuur veel arbeidsintensiever dan monocultuur.

Om de prestaties van AlphaGarden te testen, plantten de onderzoekers op hetzelfde tijdstip twee zij-aan-zij gelegen landbouwpercelen met dezelfde zaden. In totaal werden 32 planten geplant, waaronder boerenkool, bernagie, snijbiet, mosterdblaadjes, rapen, rucola, groene sla, koriander en rode sla. Gedurende twee maanden verzorgde AlphaGarden zijn perceel fulltime, terwijl professionele tuinders het perceel ernaast verzorgden. Vervolgens werd het experiment herhaald, behalve dat AlphaGarden toestemming kreeg om het zaaien van zaden te spreiden om langzamer groeiende planten een voorsprong te geven. Een mens moest de robot af en toe helpen met snoeien, maar alleen om de aanwijzingen van de robot te volgen wanneer het snoeigereedschap niet helemaal kon doen wat de robot wilde.

De resultaten

De resultaten van deze tests toonden aan dat de robot in staat was om gelijke tred te houden met de professionele mens wat betreft zowel de algehele plantendiversiteit als de dekking. Met andere woorden, de planten groeiden net zo goed wanneer ze door de robot werden verzorgd als wanneer ze werden verzorgd door een professionele tuinier. Het grootste verschil is dat de robot gelijke tred hield, terwijl hij 44 procent minder water gebruikte: enkele honderden liters minder gedurende twee maanden.

"AlphaGarden heeft dus de Turing-test voor tuinieren doorstaan", zeggen de onderzoekers. Ze zeggen ook dat er "nog veel moet worden gedaan", voornamelijk door de AlphaGardenSim-plantengroeisimulator te verbeteren om het watergebruik verder te optimaliseren. Daarnaast zijn er nog andere variabelen om te onderzoeken, zoals kunstmatige lichtbronnen. “De toekomst is enigszins onzeker omdat de hardware behoorlijk duur is en menselijke arbeid (relatief) goedkoop. Deskundige menselijke kennis is natuurlijk niet goedkoop, maar voor degenen onder ons die geen experts zijn of bijvoorbeeld voor hobbyisten kan ik me zeker voorstellen dat ze wat camera’s en sensoren in hun tuin of serre zouden installeren om vervolgens de instructies van de simulator te volgen over waar en wanneer en hoeveel water en snoei nodig is”, aldus nog de wetenschappers. Wij zijn benieuwd hoe de toekomst van robotisch tuinieren de komende jaren zal evolueren.