Apleje a pleje. Opavský start‑up Ullmanna vyrábí inteligentní plecí zařízení, které si poradí s plevelem v mátě i kukuřici. Využívá k tomu strojové vidění a učení. Na konci září se zakladatelé chystají do Kalifornie na největší výstavu robotů pro zemědělství FIRA USA jako vystavovatel.
Vidět zemědělce, jak chodí po poli s mobilem a fotí, nemusí věstit jen slibně vypadající post na farmářově Instagramu. Fotky mohou sloužit i jako podklad pro vytváření prvního jednoduchého modelu pro inteligentní pletí.
„Poté co nám farmář dodá první fotografie, přijedeme na pole s naším strojem, který se jednoduše připojí za traktor, a kamerami zachytíme další sadu snímků. Ty se odešlou přes internet do cloudu, kde je náš tým ručně anotuje a poté spustí hluboké učení. Vznikne model pro konkrétní rostlinu, který nahrajeme zpět do stroje,“ popisuje klíčové aspekty technologie Martin Ullmann, jeden z dvojice zakladatelů firmy Ullmanna.
Plečka vhodná i pro biofarmaření
Český rodinný start‑up Ullmanna vyvinul inteligentní plečku, která funguje na principu strojového učení a inteligentního rozpoznávání rostlin. Systém kamer dokáže ve vysoké rychlosti rozeznat zemědělské plodiny od plevele a ten odstranit.
Ekostart‑up má k tomu vytvořenou celou technologii, od elektroniky přes řízení softwaru až po mechanické části nožů, které mají za úkol odstranit plevel, aniž by došlo k poškození cílové plodiny. Plečka může být dvou‑, šesti‑ nebo dvanáctiřádková a má vždycky dvojici plecích nožů.
„Plečka plevel nevytrhává, ale pomocí nožů podrývá půdu a tím plevelu narušuje kořínky podobně, jako když plodiny okopáváte motykou. Zároveň plečkováním vytváříme příznivé podmínky pro mineralizaci půdy, lepší zadržování vody v půdě a podporujeme růst žádoucích bakterií a hub,“ doplňuje Jindřich Ullmann, druhý ze zakladatelů, který mnoho let působil jako agronom a jeho praxe v zemědělství dosáhla úctyhodného čísla 52 let.
Otevírání i zavírání plecích nožů řídí algoritmus, a pokud systém detekuje zemědělskou plodinu, nože plečky se jí ani nedotknou.
„V Americe se objevují start‑upy, které plevel odstraňují laserem. To ale mohou udělat jen ve chvíli, kdy ho vidí, a likvidace tvrdého stonku plevele v plodině přitom není jednoduchá. Naše technologie od samého začátku vytváří pro plevel nepříznivé podmínky, takže mu vůbec nedává šanci vzejít,“ vysvětluje společník Martin Ullmann.
Neučíme plečku rozpoznávat plevel, ale rostlinu. To je mnohem rychlejší pro učení a sběr dat.
Technologie je určena pro řádkové pletí. Start‑up má vytvořené datasety řady plodin. Využívají ji zemědělci, kteří pěstují cukrovou řepu, saláty, kukuřici, česnek, zelí, dýni, ale i léčivé bylinky, od meduňky po mátu.
„Aktuálně děláme v Německu testy na kedlubnách a postupně přidáváme další modely pro různé typy rostlin,“ pokračuje Martin Ullmann.
„Při učení technologie na novou rostlinu je nejtěžší vytvořit správný set dat, aby obsahoval co nejvíce relevantních informací. Nejde o to mít desetitisíce fotek, spíše je třeba mít několik stovek až tisíce těch správných. Pak už zvládneme stroj přetrénovat s novými daty za přibližně dvacet minut,“ říká a dodává: „Podpora víceřádkových plodin, které jsou seté nahusto, jako je špenát nebo mrkev, se plánuje na příští rok.“
Start‑up Ullmanna se svou technologií, která byla primárně vyvinuta pro řádkové pletí, poprvé vzbudil pozornost v roce 2020, kdy se svou chytrou plečkou získal druhé místo v soutěži CzechInvest Startup Challenge. O dva roky později si převzal stříbrnou medaili od švýcarského akcelerátoru MassChallenge Switzerland a nedávno byla opavská technologie pro ekologické zemědělství vybrána mezi dvanáct start‑upů, které dostanou šanci prezentovat se v druhé polovině září před potenciálními investory a odbornou porotou v Kalifornii na FIRA USA.
„Tím se nám otevírá šance dostat se na jeden z největších zemědělských trhů,“ zhodnocuje potenciální příležitosti Martin Ullmann. Zároveň potvrzuje, že zájem o podobné typy technologií neustále roste. Jen v loňském roce evidovala Ullmanna objednávky přibližně za 300 tisíc eur (cca 7,2 milionu korun) a letos předpokládá, že se toto číslo o dalších dvě stě tisíc zvýší.
„Prodáváme jak vlastní stroje, tak samotné technologie. Nejvíce poptávek máme z Německa a Rakouska, aktuálně evidujeme zvýšený zájem od farmářů ze Švýcarska a Belgie,“ shrnuje poptávku podnikatel, podle kterého začíná být zájem i u farmářů v Česku.
Plečka Ullmanna
Za technologií i vznikem chytré plečky stojí otec Jindřich Ullmann a jeho syn Martin Ullmann.
V roce 2020 se svou chytrou plečkou získali druhé místo v soutěži CzechInvest Startup Challenge. O dva roky později si převzali stříbrnou medaili od švýcarského akcelerátoru MassChallenge Switzerland.
„V budoucnu bude pro nás zajímavým směrem Polsko, které se jednou stane obrovským trhem pro ekologické zemědělství. Zatím ale na podobné technologie není jejich trh připravený, a tak stále upřednostňuje chemii,“ říká Martin Ullmann.
Rostoucí trend ekologického zemědělství je vidět zejména na západě Evropy, kde je běžné, že likvidace plevele probíhá ručně. Sezonní pracovníci okopávají rostliny na polích, ale to je drahé, přináší to řadu starostí a nejedná se o investici. „Naproti tomu náš šestiřádkový stroj zastane práci šedesáti lidí,“ porovnává odlišné způsoby pletí Jindřich Ullmann.
Hra se stíny
Oba majitelé chtějí byznysmodel postavit na tom, že budou technologii dodávat světovým výrobcům zemědělské techniky. Již nyní spolupracují se třemi výrobci z Německa, jedním z Rakouska a poohlížejí se po možnostech další spolupráce.
Zatímco u technologií, které jsou zaměřené na cílové postřiky, se musí složitě AI učit různé druhy plevelů, využívají totiž trysky s úzkým úhlem výstřiku, které produkují směrovaný postřik do cílové oblasti, Ullmanna rozpozná konkrétní plodinu a ke všemu ostatnímu přistupuje jako k plevelu. „Neučíme ji znát plevel, ale rostlinu. To je mnohem rychlejší pro učení a sběr dat, než kdybychom museli počítat se všemi druhy plevelů. Vývoj stojí také daleko méně peněz. Nás vyjde vytvoření nového modelu pro konkrétní rostlinu na tisíce eur, u technologií, které musejí rozpoznat různé druhy plevelů, se vývoj podpory rostliny pohybuje kolem sto až sto padesáti tisíc eur (cca 2,4 až 3,6 milionu korun),“ vypočítává Martin Ullmann, původně IT expert pro českou armádu.
Rychlost rozpoznávání a zpracování je velmi vysoká, pro cukrovou řepu až pět kilometrů za hodinu. Systém funguje ve vysoce zapleveleném prostředí a poradí si také s různými polohami světla a se stíny.
„To byl jeden z problémů, nad kterým jsme si dlouho lámali hlavu. Několikrát se nám totiž stalo, že jsme si mysleli, že máme vše perfektní. Pak jsme přišli na jiné pole a technologie na něm nefungovala. Zjistili jsme, že jí vadí slunce a stíny, které hází. Museli jsme proto vytvořit silnější zdroj světla než slunce, aby se stíny prosvítily,“ vzpomíná na začátky vývoje Martin Ullmann.
„U větších řep nám zase nefungovaly nože, které větší plodiny sekaly. Úhlová rychlost totiž byla jiná u země a jiná ve vyšší výšce. Museli jsme proto přejít z 2D na 3D kameru. Řešili jsme i přepravní problémy. Člověk by nevěřil, že se stroj neničí na poli, ale při převozu za klientem, kdy čelí spoustě nerovností na cestě a silným vibracím,“ dodává.
Nápad na chytrou plečku přišel před několika lety, kdy se na Ullmannovy obrátil jejich známý, který chtěl pěstovat cukrovou řepu v ekologickém režimu, ale napřed potřeboval vyřešit, co s plevelem.
„Myšlenka najít pro tento problém řešení mě úplně nadchla. Ještě ten den večer jsem připravil jednoduchý prototyp na rozpoznání barvy a pak už jsme postupovali krůček po krůčku,“ vzpomíná Martin Ullmann.
„Známý nakonec kvůli situaci na trhu pěstování bio cukrové řepy vzdal, ale to už jsme byli s naším nápadem rozjetí, měli jsme pro něj získanou finanční podporu a za sebou několik prezentací na polních dnech pořádaných v několika evropských zemích,“ dodává Jindřich Ullmann.
Zemědělská technika se bude měnit
Pojem umělá inteligence se v zemědělství začíná objevovat stále více, ale ve většině případů se jedná o aplikace strojového učení. Podobné technologie by měly zjednodušit, zefektivnit a zlevnit pěstování rostlin. „V ekologickém zemědělství tvoří padesát procent nákladů lidská práce. Jestliže dokážeme farmářům snížit tyto náklady, budou moct produkovat bio plodiny levněji, budou je moct i levněji prodávat na trhu a tím si i více lidí bude moct dovolit produkty z ekologického zemědělství,“ je přesvědčený Martin Ullmann.
Stáhněte si přílohu v PDF
„Umělá inteligence je ale také často jen buzzword (zveličený problém). Vidíme mnoho start‑upů, které mají umělou inteligenci někde v cloudu, sbírají data a pak z nich zemědělci řeknou něco chytrého, co AI řekla a co by měl vědět. To jsou přesně ty příklady, kde bych byl obezřetný, protože takováto řešení bývají drahá a většinou to zemědělec, který přijde na pole a rozhlédne se, ví i bez nich,“ varuje.
A co je podle něj budoucnost zemědělství?
„Na jedné straně se budou zjednodušovat mechanická zařízení, ale zároveň s nimi bude stále sofistikovanější software. Stroje budou tedy lehčí, jednodušší, ale složitější v řízení. „Příkladem je naše řízení hloubky nožů. Místo těžkého a mechanicky složitého paralelogramu používáme informaci z 3D kamery a hloubku nožů nastavujeme pomocí lineárního mechanického pohonu. Tím pádem nastavení kopírování hloubky lze díky našemu softwaru upravovat kdykoliv, a to velmi přesně.
Článek byl publikován ve speciální příloze HN Budoucnost zemědělství.
