Роботизовані бджоли дають надію на більш здорове довкілля

Роботизовані бджоли-репліканти націлюються на королеву  вулику, що нічого не підозрює. Але на відміну від бунтівних реплікантів з науково-фантастичного трилера 1982 року «Той, що біжить по лезу», ці створені для того, щоб працювати. Поєднуючи мініатюрну робототехніку, штучний інтелект (ШІ) та машинне навчання, план полягає в тому, щоб роботизовані бджоли стимулювали яйцекладку матки, наприклад, годуючи її правильними продуктами в потрібний час.

Реклама на сайті

Вижити та процвітати

"Ми плануємо вплинути на всю екосистему, взаємодіючи тільки з однією твариною, королевою", - сказав доктор Фаршад Арвін, робототехнік і вчений-комп'ютерник з Даремського університету у Великій Британії. «Якщо ми зможемо підтримувати такі дії, як відкладання яєць, у потрібний час, ми очікуємо, що у нас будуть більш здорові виводки та активніші та здоровіші колонії. Це покращить запилення».

У той час як це відбувається на поверхні, що трансформуються роботи-коріння, які можуть адаптуватися і взаємодіяти з справжніми рослинами та грибами, старанно працюють під землею. Там рослини та їхні партнери-гриби утворюють великі мережі.

Ці роботизовані бджоли  розробляються двома проектами. Обидві ініціативи вивчають, як штучні версії живих істот, які відіграють ключову роль у підтримці екосистем, можуть допомогти реальним організмам та навколишньому середовищу виживати і процвітати, забезпечуючи при цьому достаток їжі для людей.

Це може мати вирішальне значення для довгострокового майбутнього планети, особливо з урахуванням того, що багато видів в даний час стикаються з різким скороченням популяції в результаті загроз, включаючи втрату довкілля, забруднення та зміна клімату.

Однією з тих, хто перебуває у групі ризику, є медоносні бджоли, наріжний камінь запилення комахами, необхідного для 75% сільськогосподарських культур, які вирощуються для їжі людини в усьому світі.

Підходить для королеви

Проект RoboRoyale, який очолює Арвін, поєднує мікророботи, біологічні технології та технології машинного навчання для забезпечення благополуччя бджолиної матки.

За словами Арвіна, унікальним аспектом RoboRoyale є те, що він зосереджений виключно на королеві, а не на всій колонії. Він сказав, що ідея полягає в тому, щоб продемонструвати, як підтримка одного ключового організму може стимулювати виробництво у всьому навколишньому середовищі, потенційно торкаючись сотень мільйонів організмів.

Система з кількома роботами, яку команда сподівається почати тестувати найближчими місяцями, згодом навчиться доглядати матку, щоб оптимізувати її яйцекладку та вироблення феромонів — хімічних запахів, що впливають на поведінку вулика.

Система впроваджується у спостережні вулика зі штучного скла в Австрії та Туреччині, при цьому бджоли-репліканти призначені для заміни так званих придворних бджіл, які зазвичай взаємодіють із маткою.

Корм для виводків

Одна з цілей полягає в тому, що роботи-бджоли можуть потенційно стимулювати відкладання яєць, даючи королеві певні продукти, багаті на білок, у потрібний час для підвищення цієї активності. У свою чергу, очікувана вигода полягає в тому, що в результаті збільшення кількості бджіл та польотів за кормом означатиме сильніше запилення навколишньої екосистеми для підтримки росту рослин та тварин.

Система дозволяє керувати від шести до восьми роботизованих придворних бджіл, деякі з яких оснащені мікрокамерами всередині спостережного вулика за допомогою контролера, прикріпленого до них зовні. Кінцева мета – зробити робота-бджолу повністю автономною.

До цього команда RoboRoyale спостерігала за бджолиними матками в кількох вуликах, використовуючи камери з високою роздільною здатністю та програмне забезпечення для аналізу зображень, щоб краще зрозуміти їхню поведінку.

Команда зафіксувала понад 150 мільйонів зразків траєкторій руху маток усередині вулика та докладні кадри їхніх соціальних взаємодій з іншими бджолами. Нині він аналізує дані.

Дослідники RoboRoyale сподіваються, що після того, як повна роботизована система буде досить протестована, вона сприятиме розумінню потенціалу біогібридних технологій не тільки у бджіл, а й у інших організмів.

"Це може призвести до нового типу стійких технологій, які позитивно вплинуть на навколишні екосистеми", - сказав Арвін.

Концептуальний дизайн роботизованого контролера RoboRoyale. © Фаршад Арвін, 2023

Вуд Широке павутиння

Інший проект, I-Wood, досліджує зовсім інший тип соціальної мережі підпільної.

Вчені Італійського технологічного інституту (IТІ) у Генуї вивчають те, що вони називають Wood Wide Web. Він складається з коренів рослин, пов'язаних один з одним через симбіотичну мережу грибів, які забезпечують їх поживними речовинами та допомагають їм ділитися ресурсами та спілкуватися.

Щоб краще зрозуміти ці мережі та знайти способи стимулювати їх зростання, I-Wood розробляє м'яке, що змінює форму роботизованого коріння, яке може адаптуватися та взаємодіяти з справжніми рослинами та грибами. Ідея полягає в тому, щоб роботизований корінь рослини використовував мініатюрний 3D-принтер на кінчику, щоб дозволити йому рости і розгалужуватися шар за шаром у відповідь на такі фактори навколишнього середовища, як температура, вологість та доступні поживні речовини.

"Ці технології допоможуть розширити знання про відносини між симбіонтами та господарями", - сказала доктор Барбара Маццолаї, робототехнік ІТІ, яка очолює проект.

У команди Маццолаї є теплиця, де вирощують рисові рослини, заражені грибками. Досі дослідники окремо вивчали зростання коренів та грибів.

Незабаром вони планують об'єднати свої висновки, щоб побачити, як, коли і де відбувається взаємодія між ними та які молекули у ньому беруть участь.

Пізніше результати можуть бути використані роботами I-Wood, щоб допомогти природному симбіозу між грибами та корінням працювати максимально ефективно. Команда сподівається розпочати експерименти з роботами у теплиці до кінця цього року.

За словами Маццолаї, роботизоване коріння можна запрограмувати на автономний рух за допомогою датчиків на їхніх кінцях. Подібно до того, як справжні коріння або дощові черв'яки пересуваються під землею, вони також шукатимуть проходи, через які легше пройти через м'якіший або менш щільний ґрунт.

Твіки торгівлі

Але є проблеми у поєднанні робототехніки з природою.

Наприклад, бджоли чутливі до чужорідних предметів у вулику і можуть видалити їх чи покрити воском. Це ускладнює використання таких елементів, як теги відстеження.

За словами Арвіна з RoboRoyale, бджоли стали сприйнятливішими після того, як команда змінила елементи міток, такі як їх покриття, матеріали та запах.

Незважаючи на ці проблеми, Арвін та Маццолаї вважають, що робототехніка та штучний інтелект можуть відіграти ключову роль у підтримці екосистем та навколишнього середовища у довгостроковій перспективі. Для Маццолаї привабливість технологій полягає в тому, що вони можуть запропонувати більш глибокий аналіз маловивчених взаємодій між рослинами, тваринами та довкіллям.

Наприклад, з підземним павутинням коріння рослин та грибів, яке, як вважається, має вирішальне значення для підтримки здорових екосистем та обмеження глобального потепління за рахунок утримання вуглецю, роботизовані корені проекту можуть допомогти пролити світло на те, як ми можемо захистити та підтримати ці природні процеси.

«Біомімікрія в робототехніці та технологіях відіграватиме фундаментальну роль у порятунку нашої планети», — сказав Маццолай.

Також читайте:

• В Одесі впроваджують реформу в секторі гідротехнічної меліорації
• Збільшення вантажності суден, формування черги та планування роботи терміналів: на Координаційній раді обговорили актуальні питання логістики
• Компанія UPP автоматизує збирання врожаю брокколі
• HarvestEye 2.0 забезпечує швидший вимір урожаю під час збирання коренеплодів