Как ученые восстанавливают популяцию пчел с помощью роботов и искусственных ульев

Еще в 2007 году австрийский биолог Томас Шмикл, который сейчас возглавляет лабораторию Artificial Life Lab при Грацском университете в Австрии, заметил, что популяции насекомых сокращаются. С тех пор это подтвердили исследования в различных частях мира.

В течение нескольких лет Шмикл работал в сфере групповой робототехники, которая создает роботов, вдохновленных природой. После этого он решил заняться разработкой устройств, которые будут помогать природе, в особенности пчелам. Он назвал эту концепцию «взломом экосистемы».

Механизм работы робоулья и робопчел

Команда Шмикла создает прототипы ульев в рамках проекта Hiveopolis, финансируемого Европейским союзом. Одна из конструкций напоминает дупло дерева, в которых часто селятся дикие медоносные пчелы. Команда использовала экологичные материалы: прототип изготовлен из глины, распечатанной на 3D-принтере, и грибка, который выращивается на переработанной кофейной гуще.

Прототипы ульев оснащены сенсорами и камерами, а также устройствами, который могут создавать внутри вибрацию, регулировать температуру и поток воздуха. Эти инструменты могут направлять движение пчел: эксперименты Шмикла показали, что вибрация замедляет их скорость, а движущийся воздух побуждает их улетать.

Сотрудник Hiveopolis Тим Ландграф, профессор искусственного коллективного интеллекта Свободного университета Берлина, работает над еще одним инструментом для этих ульев — роботизированной танцующей пчелой.

Когда настоящие пчелы возвращаются после поисков пищи, они исполняют особый «виляющий танец», с помощью которого сообщают местонахождение источника питания. Другие пчелы присоединяются к танцам собирателей, и когда набирается достаточное количество особей, они улетают на поиски пищи. «Это своего рода опрос общественного мнения», — говорит Шмикл.

В рамках предыдущего исследования Ландграф разработал еще одного робота. Он способен исполнять виляющий танец настолько убедительно, что другие пчелы присоединялись к нему и иногда даже летели в указанном им направлении.

Робопчела исполняет «виляющий танец». GIF-изображение: Тим Ланграф, проект Hiveopolis

Теперь Ландграф готовится протестировать улучшенную версию робота, чтобы выяснить, может ли он направлять плеч к источнику пищи. Для человека это устройство совсем не похоже на пчелу. Его тело представляет собой небольшую гибкую трубку с развивающимся «крылом». Оно соединено с двигателем за пределами улья, который управляет его движениями на «танцполе».

Робопчелой можно управлять, чтобы она исполняла «виляющий танец». GIF-изображение: Тим Ланграф, проект Hiveopolis

По словам Шмикла, в теории такой робот сможет направлять насекомых к безопасному источнику пищи, если другое место заражено пестицидами или там обитают дикие пчелы.

Команда Ландграфа также разработала систему, которая может наблюдать за танцами настоящих медоносных пчел и отображать их на карте. В будущем камеры внутри улья смогут отслеживать места кормления пчел, наблюдая за их танцами. Если колония заболеет из-за воздействия пестицида или другого токсина, люди смогут определить, где это произошло.

«Таким образом пчел можно использовать в качестве природного детектора вредных веществ», — говорит Шмикл.

Другие способы улучшения популяции

В рамках другого проекта ЕС под названием RoboRoyale Шмикл и другие ученые планируют улучшить состояние всей колонии пчел, воздействуя на пчеломатку при помощи робота.

Согласно идее, роботы должны внедриться в группу ближайших «слуг» пчеломатки. В теории они могут кормить ее более богатой белками пищей, чтобы повысить ее плодовитость. Также матка сможет эффективнее откладывать яйца, если направлять ее к участкам улья, где уже подготовлены ячейки для

GIF-изображение: Тим Ланграф, проект Hiveopolis

Шмикл еще не тестировал эти идеи в лаборатории. Сейчас он внедряет в улья различные материалы для изготовления роботов и наблюдает за реакцией рабочих особей. «Пчелы привередливы к тому, что допускать в свой улей», — утверждает он.

GIF-изображение: Тим Ланграф, проект Hiveopolis

Тем не менее Элина Л. Ниньо, доцент кооперативного расширения пчеловодства из Калифорнийского университета в Девисе, утверждает, что на данный момент для коммерческого пчеловодства в США не применимы методы из европейских проектов.

По словам Ниньо, в Калифорнии фермеры предупреждают пчеловодов перед опрыскиванием посевов. К тому же она не уверена в том, что пчеломатка будет приносить больше потомства, если кормить ее большим количеством белка. Ниньо считает, что вместо этого лучше создавать более здоровую среду для пчел.

Однако она добавляет, что европейские разработки могут пригодиться «с исследовательской точки зрения». Наблюдая за тем, как пчелы взаимодействуют с танцующим роботом, учение смогут больше узнать об их способах общения.

Ниньо также считает, что технологии команды Шмикла могут привлечь скорее людителей, чем профессионалов. Как утверждает сам Шмикл, повысить привлекательность и доступность пчеловодства — одна из его целей. Например, имея возможность побудить пчел покинуть определенную соту, человек сможет взаимодействовать с ней без защитной одежды.

Источник.

Фото на обложке: sumikophoto / Shutterstock