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Foto: Dr. Eijiro Miyako

Roboterbienen als Bestäuber

22. Februar 2018 | Natur | Umwelt | Wissenschaft | Forschung | connectiv.events

In Japan wurden kleine Drohnen entwickelt, die anstelle der fehlenden Bienen Pflanzen bestäuben. Denn Krankheiten und Pestizide sowie die Varroa-Milbe haben die Bienen dezimiert. Auch hier in Deutschland, aber noch mehr in Japan. Eine im vergangenen Jahr veröffentlichte Studie hat die Entwicklung von Bienen-Populationen über einen Zeitraum von 18 Jahren in England beobachtet. Heraus kam, dass Insektizide in einem direkten Zusammenhang zum Rückgang der Population stehen. Eine andere Studie belegte, dass 57 der in der Europäischen Union lizenzierten Pestizide giftig für Honigbienen sind. Unterdessen hängen aber schätzungsweise 235 von 577 Milliarden Dollar der weltweiten Gesamternte von Bestäubern ab, wie ein Bericht der IBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services) im Jahr 2016 belegt hat. Forscher um den Wissenschaftler Eijiro Miyako vom „National Institute of Advanced Industrial Science and Technology“ in Tsukuba haben eine Alternative entwickelt. Man könnte es eine Roboterbiene nennen, was da herumbrummselt.

 

Der klitzekleine Quadcopter ist den hier mittlerweile sehr verbreiteten Flugdrohnen zum Filmen sehr ähnlich, nur sehr klein. Er wird ebenso, wie seine großen Geschwister, die Filmdrohnen, von vier Propellern angetrieben und in der Luft gehalten. Aber er viegt bei einem Durchmesser von etwa vier Zentimetern nur 15 Gramm. Weil sich in den haarigen Bienenbeinchen die Pollen der besuchten Blüten verfangen und durch das rabbeln der Bienenbeine in der Blüte auf den Stempel übertragen werden, so, dass die Blüte befruchtet wird, mußten die Wissenschaftler so etwas ähnliches an die Bienendrohne anbringen. Sie klebten zu diesem Zweck eine kleine Bürste von Pferdehaaren auf den „Bauch“ der Drohne. Die Haare werden elektrostatisch aufgeladen und ziehen so den Pollen regelrecht an.

Seinen Ersteinsatz absovierte der kleine Minihelikopter mit dem strubbeligen Bauchbart an Lilienblüten. Die Roboterbienen flogen die Blüten an, nahmen die Pollen auf die Pferdehaarbürstchen auf und verteilten sie auf andere Blüten. Bei der Auswertung stellten die Forscher fest, dass die Bestäubung funktioniert hatte. Eijiro Miyako ist mit seinem Erfolg sehr zufrieden und spricht schon über den nächsten Schritt: Die Roboterbienen müssen trainiert werden. Dazu muß man sie mit künstlicher Intelligenz ausstatten, so, dass sie Blüten selbst erkennen, anfliegen und ihre Arbeit von ganz allein machen. „Bis jetzt ist mein Roboter nur ein Machbarkeitsbeweis“, so Eijiro Miyako.

 

 

„In der Tat wird es sehr schwer sein, mit den Roboter-Bestäubern genau das Ziel zu treffen. Ich glaube, dass eine Form von Künstlicher Intelligenz, GPS und hochauflösenden Kameras nützlich für das Entwickeln von automatischen Maschinen in der Zukunft sein werden. Genau genommen wird uns KI in der Zukunft beim Entwickeln von automatischen Maschinen helfen“, erklärt Miyako. „Im Speziellen wird KI Intelligenz in die Roboter-Drohnen bringen. Sie werden autonom etwas wie den kürzesten Weg und die höchste Effizienz berücksichtigen. Das wäre sehr hilfreich und nützlich für Bauern, oder?“

Miyakos Studie kam durch Zufall zustande: Vor zehn Jahren testete er die elektrische Leitfähigkeit von Flüssigkeiten. Eine klebrige Flüssigkeit, die aus einer Polymerisation von Imidazol durch Acryl entstanden war, stellte sich als nicht leitfähig und daher nicht brauchbar heraus. Sie wurde in einem Schrank in einer Flasche ohne Deckel aufbewahrt und vergessen. Vor zwei Jahren musste Miyako dann aus seinem Labor ausziehen. Beim Aufräumen fand  er das Gel wieder: „Ich habe bemerkt, dass die Gele Staub gesammelt haben. Das brachte mich auf die Idee, dass sie vielleicht auch Pollen anziehen könnten. Er sei damals „emotional bewegt“ vom Aussterben der Bienenvölker gewesen, sagt Miyako. „Ich dachte, dass wir unbedingt eine Lösung für dieses Problem finden müssen.“ Und so kam er beim Anblick des überstäubten Gels auf eine Idee. „Dieses Projekt ist ein Ergebnis des Zufalls“, erzählt der Forscher. „Wir waren überrascht, dass das ionische Gel sich nach acht Jahren nicht abgesetzt hatte und immer noch so dickflüssig war. Konventionelle Gele bestehen hauptsächlich aus Wasser und können nicht für eine lange Zeit genutzt werden. Deshalb haben wir dieses Material für die Forschung verwendet.“

 

Robobiene von oben gesehen (Foto: Dr. Eijiro Miyako)

 

Robobiene von unten gesehen (Foto: Dr. Eijiro Miyako)

 

Sein Team ist nicht das Einzige, dass dieses Problem lösen will. In Laboren der Universitäten in Harvard, Sheffield und Sussex werden seit Jahren Roboter-Bienen verschiedener Arten entwickelt. Einen anderen Ansatz gibt es England: Die Informatiker der Universitäten in Sussex und Sheffield haben ein KI-Bienenhirn entwickelt. Ihre Software hat in einem Netz tausende von virtuellen Neuronen verbunden, welche das Gehirn einer echten Biene widerspiegeln sollen. In einem Projekt namens Green Brain wurde den Drohnen beigebracht, wie sie einen Gang entlang fliegen, ohne dabei die Wände zu streifen. Dabei waren sie drahtlos mit einer Workstation gekoppelt. Mit dem Projekt Brains On Board soll das Projekt in die echte Welt gelangen, wo der Roboter autonom navigieren muss. Dabei soll er den Horizont identifizieren und Hindernissen ausweichen. Ein kreditkartengroßer Nvidia-Grafikprozessor soll dazu in die Drohne eingebaut werden.

Thomas Nowotny, Professor für Informatik an der University of Sussex und sein Team wollen aber keine Armee von künstlichen Bestäubern bilden. Sie wollen autonome, fliegende Roboter schaffen, die die selben Navigations- und Lernfähigkeiten wie Honigbienen besitzen. Die Drohnen könnten in Such- und Rettungsaktionen oder Bombenentschärfungen helfen. Die Forscher in Sussex interessieren sich nicht für die Bestäubungs-Fähigkeiten der Bienen, sondern ihre Gehirne. „Bienen können bestimmte Dinge wie die Navigation ohne GPS oder Kontrolle tun“, so Nowotny. „Sie fliegen einfach heraus, sehen die Welt und kommen autonom zurück. Dabei können sie auch anspruchsvollere Aufgaben lösen. Wir wollen ihre Fähigkeiten für Such- und Rettungsaktionen nachbauen. Die Drohne könnte in instabiles Gebäude fliegen, in das kein GPS eindringen kann. Dann könnte sie nach Menschen suchen und ohne Steuerung zurückfliegen.“

Er gibt aber auch zu, dass es bis dahin noch sehr viel zu tun gibt und eine Menge Entwicklungsarbeit zu leisten ist. Wir hier bei connectiv.events meinen: Besser ist es, wir schützen unsere Bienen und achten auf unsere Natur. Die Biene ist unersetzlich und wir sollten ihren Beitrag zum Leben auf dieser Welt würdigen und nicht durch Roboter zu ersetzen versuchen.

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