Philipp Viertel erforscht am Campus Minden, wie künstliche Intelligenz die Pollenanalyse in Honig unterstützen kann.
Minden. Die Hochschule Bielefeld (HSBI) hat einen Meilenstein in ihrer wissenschaftlichen Nachwuchsförderung erreicht: Philipp Viertel hat seine Dissertation zur KI-gestützten Analyse von Pollen in Honig am Campus Minden erfolgreich verteidigt. Er ist damit der erste Promovierte der HSBI über das Promotionskolleg (PK) NRW und zugleich der erste Absolvent einer Promotion in dessen Abteilung Informatik und Data Science.
An der Landesanstalt für Bienenkunde der Universität Hohenheim hat Viertel sich den Laborprozess angeschaut und einen Datensatz von Pollenbildern erstellt. Dabei hat er auch mal selbst am Mikroskop gesessen. © P. Pollmeier / HSBI
Im Mittelpunkt seiner Forschungsarbeit stand die Frage, wie künstliche Intelligenz und maschinelle Bildverarbeitung die bislang aufwendige Untersuchung von Honigproben vereinfachen können. Die entwickelten Verfahren sollen dazu beitragen, Pollen künftig effizienter zu erkennen und auszuwerten.
Pollen geben Auskunft über Herkunft und Zusammensetzung von Honig
Die im Honig enthaltenen Pollen liefern wichtige Hinweise auf dessen botanische und geografische Herkunft. Bienen nehmen die Pollenkörner beim Sammeln von Nektar auf. Ihre spätere Untersuchung ermöglicht Rückschlüsse darauf, welche Pflanzen bei der Honigproduktion eine Rolle gespielt haben.
Die Analyse ist unter anderem für die korrekte Produktkennzeichnung von Bedeutung. Darüber hinaus kann sie relevante Informationen für Allergikerinnen und Allergiker liefern und Erkenntnisse über die Biodiversität ermöglichen.
Bisher erfolgt die Untersuchung weitgehend manuell. Fachleute analysieren Honigsedimente unter dem Mikroskop und müssen nach den geltenden Untersuchungsverfahren mindestens 500 Pollenkörner zählen und identifizieren. Auf dieser Grundlage bestimmen sie die relative Häufigkeit der unterschiedlichen Pollentypen. Das Verfahren erfordert umfangreiche palynologische Fachkenntnisse, Erfahrung und einen erheblichen Zeitaufwand.
Künstliche Intelligenz soll die Untersuchung erleichtern
Philipp Viertel untersuchte in seiner Dissertation, wie sich diese Arbeit durch Methoden der künstlichen Intelligenz und der automatisierten Bildverarbeitung unterstützen lässt. Ziel war es, die Identifizierung und Auswertung der Pollen effizienter zu gestalten und langfristig Möglichkeiten zur Automatisierung zu schaffen.
Bereits während seines Informatikstudiums am Campus Minden beschäftigte sich Viertel mit künstlicher Intelligenz und Bildverarbeitung. Für seine Promotion übertrug er diese Kenntnisse auf die Honiganalyse und setzte sich intensiv mit den praktischen Abläufen im Labor auseinander.
An der Landesanstalt für Bienenkunde der Universität Hohenheim beschäftigte er sich mit dem Untersuchungsprozess und erstellte einen eigenen Datensatz mikroskopischer Pollenbilder. Dabei arbeitete er auch selbst am Mikroskop.
Die Forschungsansätze könnten künftig ebenfalls für andere mikroskopische Untersuchungen interessant sein. Denkbar ist beispielsweise die Analyse von Sporen in Luft- oder Bodenproben. Bevor entsprechende Verfahren praktisch eingesetzt werden können, sind allerdings weitere Erprobungen und Validierungen erforderlich.
Meilenstein für die Forschung an Hochschulen für angewandte Wissenschaften
Die erfolgreiche Promotion hat auch eine hochschulpolitische Bedeutung. Das Promotionskolleg NRW bündelt Promotionsmöglichkeiten von Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Nordrhein-Westfalen und bietet strukturierte Promotionsprogramme sowie interdisziplinäre Qualifizierungsangebote.
Von links: Prof. Dr.-Ing. Sven Tomforde (Universität Kiel), Prof. Dr.-Ing. Jan Rexilius (HSBI), Doktorand Philipp Viertel, Prof. Dr.-Ing. habil. Regina Pohle-Fröhlich (Hochschule Niederrhein), Prof. Dr.-Ing. Rainer Herpers (Hochschule Bonn-Rhein-Sieg), sowie HSBI-Vizepräsident für Forschung und Entwicklung Prof. Dr. Anant Patel. © D. Becking / HSBI
Seit November 2022 verfügt das PK NRW über das eigenständige Promotionsrecht und kann Doktorgrade verleihen. Für die Hochschule Bielefeld eröffnet die Zusammenarbeit zusätzliche Möglichkeiten, die wissenschaftliche Nachwuchsförderung und anwendungsorientierte Forschung auszubauen.
Prof. Dr. Anant Patel, Vizepräsident für Forschung und Entwicklung an der HSBI und Vorstandsmitglied des PK NRW, bezeichnet die erste erfolgreiche Disputation in Kooperation mit dem Promotionskolleg als bedeutenden Meilenstein. Sie unterstreiche die wachsende Rolle der anwendungsorientierten Forschung an Hochschulen für angewandte Wissenschaften. Zugleich ermögliche die Zusammenarbeit, Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler für praxisorientierte Forschung zu qualifizieren.
Patel gratulierte Philipp Viertel, seinem Betreuungsteam und allen Beteiligten zum erfolgreichen Abschluss.
Betreut wurde die Dissertation von Prof. Dr. Jan Rexilius, Informatikprofessor am Campus Minden. Auch er hebt die Verbindung von wissenschaftlicher Methodik und praktischer Anwendung hervor: „Die erste erfolgreich abgeschlossene Promotion über das PK NRW an der HSBI zeigt, wie praxisnahe wissenschaftliche Fragen mit innovativen Methoden untersucht werden können, um neue Erkenntnisse für Wirtschaft, Gesellschaft und Wissenschaft zu gewinnen.“
