Wissenschaftler sehen in günstigen Nanodrohnen-Schwärmen die Zukunft
Schwärme aus Nanodrohnen können die Effizienz der Landwirtschaft extrem steigern. Sie können bei erkanntem Bedarf selbstständig spritzen und düngen und vieles mehr, sind sich Forscher sicher.
Der Einsatz von Drohnen ist seit einigen Jahren in der Landwirtschaft angekommen. Und sie bekommen immer weitere Aufgaben.
Eine Gruppe*1 von Wissenschaftlern aus Indien, Australien und den Niederlanden hat sich mit dem Thema beschäftigt und prophezeit vor allem Flotten intelligenter Nanodrohnen eine große Zukunft. Sie sollen die Landwirtschaft intelligenter, umweltfreundlicher und widerstandsfähiger machen. Ihre Gedanken hatten sie zuerst auf 360info.org veröffentlicht.
Schon heute haben die unbemannte Luftfahrzeuge die großflächige Landwirtschaft mit hochauflösenden Bildern und Echtzeitdaten zur Überwachung von Nutzpflanzen revolutioniert. Sie helfen bei der Erkennung von Schädlingen, der Beurteilung von Wasserstress und der präzisen Dünge- und Pflanzenschutzanwendung.
Einige Drohnen unterstützen auch die Saatgutausbringung, reduzieren so Handarbeit, optimieren den Inputeinsatz und steigern die Gesamtproduktivität der Landwirtschaft.
Das Problem: Sie sind oft teuer, sperrig und für Kleinbauern schwer zu bedienen. Nanodrohnen dagegen sind kleinere Versionen konventioneller Agrardrohnen und bieten eine kostengünstige und hocheffiziente Alternative.
Sie können für mikropräzises Sprühen, die Reduzierung des Pflanzenschutzmitteleinsatzes, die KI-gestützte Überwachung des Pflanzenzustands und die Früherkennung von Pflanzenkrankheiten eingesetzt werden.
Ihre kompakte Größe ermöglicht den Zugang zu engen und fragmentierten Anbauflächen und macht sie somit ideal für Kleinbauern.
Schlaue Technik ist auch kompakter geworden
Ausgestattet mit fortschrittlichen multispektralen Wärmesensoren und KI-Algorithmen können Nanodrohnen hochauflösende Bilder erfassen, Pflanzenstress analysieren und in Echtzeit umsetzbare Erkenntnisse generieren. Dies steigert nicht nur die Produktivität, sondern fördert auch eine ökologisch nachhaltige Landwirtschaft durch die Minimierung von Chemikalieneinsatz und Ressourcenverschwendung, schreiben die Forscher weiter.
Neueste Forschungsergebnisse zu Nanodrohnen deuten darauf hin, dass mehrere Länder, darunter Indien, die USA, Japan, Australien, Brasilien, China und europäische Länder wie die Niederlande, kompakte Drohnen zur Ernteüberwachung, frühzeitigen Schädlingserkennung und effizienten Ressourcenverwaltung einsetzen.
Im Rahmen einer multinationalen Studie, an der einer der Autoren beteiligt war, stellte ein renommierter Wissenschaftler aus den Niederlanden fest, dass Nanodrohnen „die Nachhaltigkeit durch reduzierten Pestizideinsatz und verbesserte Lebensmittelqualität steigern“ können.
Nanodrohnen machen Landwirtschaft viel effizienter
Forschungsergebnisse belegen, dass der Einsatz von Nanodrohnen zur Optimierung der Effizienz in der Landwirtschaft beigetragen hat. Die Robotic Eagle-Micro Drone zeigt beispielsweise das Potenzial bioinspirierter Nanodrohnen bei der Bewältigung landwirtschaftlicher Probleme wie dem Rückgang von Bestäubern und der Ernteüberwachung.
Nanokopter oder kleine, helikopterähnliche Drohnen können auch zur Stimulierung der Bestäubung und zur Steigerung der Produktivität eingesetzt werden.
Der globale Markt für landwirtschaftliche Nanodrohnen verzeichnet ein rasantes Wachstum. Prognosen gehen für das nächste Jahrzehnt von einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 35 % aus. Regierungen und private Investoren investieren zunehmend in diese bahnbrechende Technologie und treiben Fortschritte in Forschung, Entwicklung und Einsatz voran.
Agrarländer wie Indien, Brasilien und die Länder Subsahara-Afrikas setzen Nanodrohnen aktiv ein. Der Markt für Klein- und Nanodrohnen soll bis 2030 ein Volumen von 10,4 Mrd. US-Dollar erreichen und ab 2023 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,6 % wachsen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Landwirtschaft und dem Katastrophenmanagement.
Politische Empfehlungen sprechen sich zudem für Subventionen und Anreize aus, die Kleinbauern zum Einsatz von Drohnentechnologie ermutigen.
Nachhaltigkeit und Klimaresilienz
Einer der überzeugendsten Vorteile von Nanodrohnen ist ihre Fähigkeit, die Nachhaltigkeit zu verbessern. Traditionelle landwirtschaftliche Methoden führen häufig zu Bodendegradation und übermäßigem Wasserverbrauch. Intelligente Agrartechnologien wie Klein- und Nanodrohnen optimieren die Wassernutzung durch präzise Bewässerung und fördern so eine nachhaltige Landwirtschaft in wasserarmen Regionen, heißt es in dem Fachaufsatz weiter.
Nanodrohnen ermöglichen gezielte Eingriffe. Durch die präzise Überwachung der Bodenfeuchtigkeit ermöglichen diese Drohnen Landwirten eine deutliche Reduzierung der Wasserverschwendung.
Beispiele: Überwachen, entdecken, behandeln
Die nahtlose Integration von Nanodrohnen in Sensornetzwerke hat sich in der großflächigen landwirtschaftlichen Überwachung bewährt. Sie verbessert die Ernteerträge und reduziert gleichzeitig den Einsatz chemischer Pestizide.
Da diese Drohnen Pflanzenkrankheiten erkennen, bevor sichtbare Symptome auftreten, verhindern sie großflächige Ernteverluste und gewährleisten so die Ernährungssicherheit auch in Regionen, die von unvorhersehbaren Klimaveränderungen betroffen sind.
Neuere Nanodrohnen bieten innovative Lösungen, die die Effizienz steigern und gleichzeitig die Betriebskosten sowie die Umweltbelastung senken. Beispielsweise sind Nanodrohnen wie AgroFly für die hochpräzise Pflanzenschutzmittelausbringung konzipiert, minimieren die Abdrift und gewährleisten optimalen Schutz der Pflanzen ohne übermäßige Belastung durch das Mittel.
Ein weiteres System namens AgroWings ist für die großflächige Überwachung konzipiert und mit KI-gestützten Sensoren ausgestattet, die den Bodenzustand analysieren, Nährstoffmängel erkennen und Landwirten Echtzeit-Feedback geben.
Robotic Eagle nutzt fortschrittliche Bildgebungstechnologien, um frühe Anzeichen von Krankheiten, Schädlingsbefall und Wasserstress zu erkennen und so rechtzeitig einzugreifen und großflächige Ernteausfälle zu verhindern.
Der Klimawandel hat zu vermehrten Überschwemmungen, Dürren und Schädlingsbefall geführt, die die globale Ernährungssicherheit bedrohen, schreiben die Forscher weiter. Durch Echtzeit-Wärmebildgebung und Multispektralanalyse können Dürrestress frühzeitig erkannt, Hochwasserschäden beurteilt und Schädlingsbewegungen verfolgt werden. So können Behörden und Landwirte schnell und präventiv handeln, bevor eine Krise eskaliert.
KI-gesteuerte Drohnen können Schwarmbewegungen verfolgen und liefern prädiktive Analysen, die es Behörden ermöglichen, effiziente Gegenmaßnahmen zu ergreifen.
Diese hochmodernen Nanodrohnen heben sich von traditionellen, breit gefächerten landwirtschaftlichen Techniken ab und ermöglichen einen intelligenten, datengesteuerten Ansatz, der sich dynamisch an die Echtzeitbedingungen im Feld anpasst.
Durch die Integration von KI, IoT und Präzisionszielerfassung liefern sie Landwirten umsetzbare Erkenntnisse und autonome Fähigkeiten. So wird die Landwirtschaft angesichts moderner Herausforderungen nachhaltiger, widerstandsfähiger und produktiver.
Autonome Landwirtschaft
Nanodrohnen werden voraussichtlich noch fortschrittlicher und lassen sich nahtlos in KI- und IoT-Netzwerke integrieren, um vollständig autonome landwirtschaftliche Systeme zu schaffen. Zukünftige Entwicklungen in diesem Bereich umfassen biologisch abbaubare Nanodrohnen, die sich nach Gebrauch auf natürliche Weise zersetzen. Dadurch wird Elektroschrott reduziert und die Nachhaltigkeit gefördert. Forscher arbeiten außerdem an selbsterhaltenden Drohnenschwärmen, die auf Grundlage von Echtzeit-Umweltdaten selbstständig Entscheidungen treffen können.
Mithilfe KI-gestützter Analytik werden zukünftige Nanodrohnen nicht nur Krankheiten und Schädlinge erkennen, sondern auch ihre Anbaustrategien dynamisch anpassen und so sicherstellen, dass die Nutzpflanzen ohne übermäßiges menschliches Eingreifen optimal versorgt werden.
Dieser Wandel hin zu intelligenten, selbstregulierenden landwirtschaftlichen Ökosystemen wird die Lebensmittelproduktion neu definieren und sie angesichts globaler Herausforderungen effizienter, nachhaltiger und widerstandsfähiger machen.
Nanodrohnen bieten eine praktikable Lösung für einige der drängendsten Herausforderungen, vor denen die Landwirtschaft heute steht. Der Übergang von großen, unhandlichen Drohnen zu intelligenten (mit integrierter neuronaler Netzwerkinferenz), kompakten Nanodrohnen markiert einen der tiefgreifendsten Umbrüche in der Geschichte der Agrartechnologie.
„Wir müssen diese Chance nutzen, um die Lebensmittelproduktion intelligenter und nachhaltiger zu gestalten – und sie nicht nur Großbetrieben vorbehalten lassen“, so die Forscher abschließend.
---
*1Die Autoren
Dr Jolly Masih is Associate Professor and scientist at BML Munjal University, Gurugram, India. Masih has received patents for nano drones Agrofly, Ecofly, Robofly and Robotic Eagle.
Dr Pratik Modi is Dean, School of Management, BML Munjal University. He is Professor of Rural Marketing and co-inventor, Robotic Eagle.
Dr Harvinder Singh is Professor, Leaders Institute, and Associate Professor, Torrens University, Australia. He is also co-inventor of Agrofly, Robofly and Robotic Eagle.
Ashish Sharma, EDO & Vice President, Strategic Data Products, Novartis, is also co-inventor of Agrofly.
Aard Groen, Professor, University of Groningen, Netherlands, also contributed technical content to this article.
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Der Einsatz von Drohnen ist seit einigen Jahren in der Landwirtschaft angekommen. Und sie bekommen immer weitere Aufgaben.
Eine Gruppe*1 von Wissenschaftlern aus Indien, Australien und den Niederlanden hat sich mit dem Thema beschäftigt und prophezeit vor allem Flotten intelligenter Nanodrohnen eine große Zukunft. Sie sollen die Landwirtschaft intelligenter, umweltfreundlicher und widerstandsfähiger machen. Ihre Gedanken hatten sie zuerst auf 360info.org veröffentlicht.
Aktuell: Bilder machen und auswerten
Schon heute haben die unbemannte Luftfahrzeuge die großflächige Landwirtschaft mit hochauflösenden Bildern und Echtzeitdaten zur Überwachung von Nutzpflanzen revolutioniert. Sie helfen bei der Erkennung von Schädlingen, der Beurteilung von Wasserstress und der präzisen Dünge- und Pflanzenschutzanwendung.
Einige Drohnen unterstützen auch die Saatgutausbringung, reduzieren so Handarbeit, optimieren den Inputeinsatz und steigern die Gesamtproduktivität der Landwirtschaft.
Das Problem: Sie sind oft teuer, sperrig und für Kleinbauern schwer zu bedienen. Nanodrohnen dagegen sind kleinere Versionen konventioneller Agrardrohnen und bieten eine kostengünstige und hocheffiziente Alternative.
Sie können für mikropräzises Sprühen, die Reduzierung des Pflanzenschutzmitteleinsatzes, die KI-gestützte Überwachung des Pflanzenzustands und die Früherkennung von Pflanzenkrankheiten eingesetzt werden.
Ihre kompakte Größe ermöglicht den Zugang zu engen und fragmentierten Anbauflächen und macht sie somit ideal für Kleinbauern.
Schlaue Technik ist auch kompakter geworden
Ausgestattet mit fortschrittlichen multispektralen Wärmesensoren und KI-Algorithmen können Nanodrohnen hochauflösende Bilder erfassen, Pflanzenstress analysieren und in Echtzeit umsetzbare Erkenntnisse generieren. Dies steigert nicht nur die Produktivität, sondern fördert auch eine ökologisch nachhaltige Landwirtschaft durch die Minimierung von Chemikalieneinsatz und Ressourcenverschwendung, schreiben die Forscher weiter.
Neueste Forschungsergebnisse zu Nanodrohnen deuten darauf hin, dass mehrere Länder, darunter Indien, die USA, Japan, Australien, Brasilien, China und europäische Länder wie die Niederlande, kompakte Drohnen zur Ernteüberwachung, frühzeitigen Schädlingserkennung und effizienten Ressourcenverwaltung einsetzen.
Im Rahmen einer multinationalen Studie, an der einer der Autoren beteiligt war, stellte ein renommierter Wissenschaftler aus den Niederlanden fest, dass Nanodrohnen „die Nachhaltigkeit durch reduzierten Pestizideinsatz und verbesserte Lebensmittelqualität steigern“ können.
Nanodrohnen machen Landwirtschaft viel effizienter
Forschungsergebnisse belegen, dass der Einsatz von Nanodrohnen zur Optimierung der Effizienz in der Landwirtschaft beigetragen hat. Die Robotic Eagle-Micro Drone zeigt beispielsweise das Potenzial bioinspirierter Nanodrohnen bei der Bewältigung landwirtschaftlicher Probleme wie dem Rückgang von Bestäubern und der Ernteüberwachung.
Nanokopter oder kleine, helikopterähnliche Drohnen können auch zur Stimulierung der Bestäubung und zur Steigerung der Produktivität eingesetzt werden.
Der globale Markt für landwirtschaftliche Nanodrohnen verzeichnet ein rasantes Wachstum. Prognosen gehen für das nächste Jahrzehnt von einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 35 % aus. Regierungen und private Investoren investieren zunehmend in diese bahnbrechende Technologie und treiben Fortschritte in Forschung, Entwicklung und Einsatz voran.
Agrarländer wie Indien, Brasilien und die Länder Subsahara-Afrikas setzen Nanodrohnen aktiv ein. Der Markt für Klein- und Nanodrohnen soll bis 2030 ein Volumen von 10,4 Mrd. US-Dollar erreichen und ab 2023 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,6 % wachsen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Landwirtschaft und dem Katastrophenmanagement.
Politische Empfehlungen sprechen sich zudem für Subventionen und Anreize aus, die Kleinbauern zum Einsatz von Drohnentechnologie ermutigen.
Nachhaltigkeit und Klimaresilienz
Einer der überzeugendsten Vorteile von Nanodrohnen ist ihre Fähigkeit, die Nachhaltigkeit zu verbessern. Traditionelle landwirtschaftliche Methoden führen häufig zu Bodendegradation und übermäßigem Wasserverbrauch. Intelligente Agrartechnologien wie Klein- und Nanodrohnen optimieren die Wassernutzung durch präzise Bewässerung und fördern so eine nachhaltige Landwirtschaft in wasserarmen Regionen, heißt es in dem Fachaufsatz weiter.
Nanodrohnen ermöglichen gezielte Eingriffe. Durch die präzise Überwachung der Bodenfeuchtigkeit ermöglichen diese Drohnen Landwirten eine deutliche Reduzierung der Wasserverschwendung.
Beispiele: Überwachen, entdecken, behandeln
Die nahtlose Integration von Nanodrohnen in Sensornetzwerke hat sich in der großflächigen landwirtschaftlichen Überwachung bewährt. Sie verbessert die Ernteerträge und reduziert gleichzeitig den Einsatz chemischer Pestizide.
Da diese Drohnen Pflanzenkrankheiten erkennen, bevor sichtbare Symptome auftreten, verhindern sie großflächige Ernteverluste und gewährleisten so die Ernährungssicherheit auch in Regionen, die von unvorhersehbaren Klimaveränderungen betroffen sind.
Neuere Nanodrohnen bieten innovative Lösungen, die die Effizienz steigern und gleichzeitig die Betriebskosten sowie die Umweltbelastung senken. Beispielsweise sind Nanodrohnen wie AgroFly für die hochpräzise Pflanzenschutzmittelausbringung konzipiert, minimieren die Abdrift und gewährleisten optimalen Schutz der Pflanzen ohne übermäßige Belastung durch das Mittel.
Ein weiteres System namens AgroWings ist für die großflächige Überwachung konzipiert und mit KI-gestützten Sensoren ausgestattet, die den Bodenzustand analysieren, Nährstoffmängel erkennen und Landwirten Echtzeit-Feedback geben.
Robotic Eagle nutzt fortschrittliche Bildgebungstechnologien, um frühe Anzeichen von Krankheiten, Schädlingsbefall und Wasserstress zu erkennen und so rechtzeitig einzugreifen und großflächige Ernteausfälle zu verhindern.
Der Klimawandel hat zu vermehrten Überschwemmungen, Dürren und Schädlingsbefall geführt, die die globale Ernährungssicherheit bedrohen, schreiben die Forscher weiter. Durch Echtzeit-Wärmebildgebung und Multispektralanalyse können Dürrestress frühzeitig erkannt, Hochwasserschäden beurteilt und Schädlingsbewegungen verfolgt werden. So können Behörden und Landwirte schnell und präventiv handeln, bevor eine Krise eskaliert.
KI-gesteuerte Drohnen können Schwarmbewegungen verfolgen und liefern prädiktive Analysen, die es Behörden ermöglichen, effiziente Gegenmaßnahmen zu ergreifen.
Diese hochmodernen Nanodrohnen heben sich von traditionellen, breit gefächerten landwirtschaftlichen Techniken ab und ermöglichen einen intelligenten, datengesteuerten Ansatz, der sich dynamisch an die Echtzeitbedingungen im Feld anpasst.
Durch die Integration von KI, IoT und Präzisionszielerfassung liefern sie Landwirten umsetzbare Erkenntnisse und autonome Fähigkeiten. So wird die Landwirtschaft angesichts moderner Herausforderungen nachhaltiger, widerstandsfähiger und produktiver.
Autonome Landwirtschaft
Nanodrohnen werden voraussichtlich noch fortschrittlicher und lassen sich nahtlos in KI- und IoT-Netzwerke integrieren, um vollständig autonome landwirtschaftliche Systeme zu schaffen. Zukünftige Entwicklungen in diesem Bereich umfassen biologisch abbaubare Nanodrohnen, die sich nach Gebrauch auf natürliche Weise zersetzen. Dadurch wird Elektroschrott reduziert und die Nachhaltigkeit gefördert. Forscher arbeiten außerdem an selbsterhaltenden Drohnenschwärmen, die auf Grundlage von Echtzeit-Umweltdaten selbstständig Entscheidungen treffen können.
Mithilfe KI-gestützter Analytik werden zukünftige Nanodrohnen nicht nur Krankheiten und Schädlinge erkennen, sondern auch ihre Anbaustrategien dynamisch anpassen und so sicherstellen, dass die Nutzpflanzen ohne übermäßiges menschliches Eingreifen optimal versorgt werden.
Dieser Wandel hin zu intelligenten, selbstregulierenden landwirtschaftlichen Ökosystemen wird die Lebensmittelproduktion neu definieren und sie angesichts globaler Herausforderungen effizienter, nachhaltiger und widerstandsfähiger machen.
Nanodrohnen bieten eine praktikable Lösung für einige der drängendsten Herausforderungen, vor denen die Landwirtschaft heute steht. Der Übergang von großen, unhandlichen Drohnen zu intelligenten (mit integrierter neuronaler Netzwerkinferenz), kompakten Nanodrohnen markiert einen der tiefgreifendsten Umbrüche in der Geschichte der Agrartechnologie.
„Wir müssen diese Chance nutzen, um die Lebensmittelproduktion intelligenter und nachhaltiger zu gestalten – und sie nicht nur Großbetrieben vorbehalten lassen“, so die Forscher abschließend.
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*1Die Autoren
Dr Jolly Masih is Associate Professor and scientist at BML Munjal University, Gurugram, India. Masih has received patents for nano drones Agrofly, Ecofly, Robofly and Robotic Eagle.
Dr Pratik Modi is Dean, School of Management, BML Munjal University. He is Professor of Rural Marketing and co-inventor, Robotic Eagle.
Dr Harvinder Singh is Professor, Leaders Institute, and Associate Professor, Torrens University, Australia. He is also co-inventor of Agrofly, Robofly and Robotic Eagle.
Ashish Sharma, EDO & Vice President, Strategic Data Products, Novartis, is also co-inventor of Agrofly.
Aard Groen, Professor, University of Groningen, Netherlands, also contributed technical content to this article.
