Von Insektenlarven und künstlicher Intelligenz – Aufstrebender Markt trifft innovative Technologie

Das Start-up Alpha-Protein GmbH aus dem baden-württembergischen Bruchsal hat ein hochautomatisiertes Fabrikkonzept entwickelt, welches die Aufzucht und Herstellung von Proteinmehl aus Mehlwürmern ermöglicht. Primärmarkt des Unternehmens ist die Futtermittelindustrie, während ein Einstieg in die Nahrungsmittelindustrie für die Zukunft bereits angedacht ist. Mit seiner innovativen Lösung positioniert sich Alpha-Protein somit im Bereich nachhaltiger Industrien und leistet greifbare Beiträge zu Kreislaufwirtschaft und Ernährungswende.

Alpha-Protein ist ein innovatives Agritech-Unternehmen, welches sich bereits frühzeitig mit Herausforderungen und Chancen in den Bereichen Digitalisierung und KI auseinandersetzt. Da sich die Produktion noch im Aufbau befand, waren das Frühjahr und der Sommer 2024 ein günstiger Zeitpunkt, Sensorik und KI-Systeme im Rahmen der Anlagenplanung direkt so auszulegen, dass KI-Potenziale erfolgreich gehoben werden können. Mit dieser Überlegung und Ausgangssituation entstand der Kontakt zum Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital, der im Anschluss über ein gemeinsames Digitalisierungsprojekt mit den KI-Experten konkretisiert wurde.

Im Digitalisierungsprojekt wurden zunächst durch ein strukturiertes Vorgehen mehrere Potenzialfelder und Szenarien KI-Anwendungen herausgearbeitet. Diese wurden hinsichtlich ihrer Innovationshöhe, Nachhaltigkeitsrelevanz und Nutzen bewertet und anschließend priorisiert. Prototypisch wurde im Anschluss eines dieser Szenarien umgesetzt: Ein KI-Ansatz zum bildbasierten Zählen und Wiegen von Mehlwurmlarven für den Einsatz in der Laborumgebung.

Hierzu wurde zunächst ein Kamerasetup zur Datensammlung im Labor aufgebaut. Die so gewonnenen Bilder wurden KI-gestützt annotiert, um Trainingsdaten zu erhalten. Mit diesen wurden Computer Vision Modelle trainiert und in enger Abstimmung mit Alpha-Protein qualitativ ausgewertet. Die Trainingsergebnisse wurden aufbereitet und das KI-Modell als Prototyp zur Verfügung gestellt.

Neben dem tatsächlichen prototypischen Endergebnis konnten auch viele wertvolle Erkenntnisse und Ideen im Verlauf des Projektes aus Sicht des Start-ups gewonnen werden. Beispielsweise wurde zum einen die geplante Anzahl an Trainingsdaten reduziert und mit synthetisch generierten Daten aufgefüllt und zum anderen ein gemeinsames Debugging der Installationsprozesse beim Unternehmen vollzogen. Dominic Regner, Projektmanager bei Alpha-Protein, zieht abschließend ein positives Fazit: „Durch die Zusammenarbeit und den Einsatz der KI konnten wir sowohl die Kolleg:innen aus dem biologischen Bereich entlasten als auch wertvolle Erkenntnisse für die zukünftige Entwicklung KI-gestützter Datenanalyse erlangen.“

Aus Sicht der Expert:innen vom Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital ist die Kooperation mit KMU in Fragen der künstlichen Intelligenz sehr relevant: Die Erfahrungen des Digitalisierungsprojekts offenbarten einerseits große Potenziale von Computer Vision Modellen im Start-up, andererseits die Notwendigkeit der Unterstützung bei der Initiierung einer solchen innovativen Technologie. Besonders spannend ist der Anwendungsfall auch daher, da eine Übertragbarkeit eines solchen Verfahrens für viele KMU gegeben ist, beispielsweise aus der Automobil-, Elektronik- oder Fertigungsindustrie.