Robotbier og røtter gir håp om sunnere miljø og tilstrekkelig mat

25. februar 2023 (Nanowerk Nyheter) Robotbiereplikantene kommer inn på den intetanende dronningen av en bikube. Men i motsetning til de opprørske replikantene i sci-fi-thrilleren fra 1982 Blade Runner, disse er her for å jobbe. Ved å kombinere miniatyrrobotikk, kunstig intelligens (AI) og maskinlæring, er planen at robotbiene skal stimulere til egglegging hos dronningen ved for eksempel å mate henne med riktig mat til rett tid.

Overleve og trives

"Vi planlegger å påvirke et helt økosystem ved å samhandle med bare ett enkelt dyr, dronningen," sa Dr Farshad Arvin, en robotiker og dataforsker ved University of Durham i Storbritannia. "Hvis vi kan holde aktiviteter som egglegging skje til rett tid, forventer vi å ha sunnere avl og mer aktive og sunne kolonier. Dette vil da forbedre pollineringen.' Mens det foregår over overflaten, jobber formformende robotrøtter som kan tilpasse seg og samhandle med ekte planter og sopp under jorden. Der danner planter og deres sopppartnere enorme nettverk. Disse robotbiene og røttene utvikles av to EU-finansierte prosjekter. Begge initiativene undersøker hvordan kunstige versjoner av levende ting som er sentrale for å opprettholde økosystemer, kan hjelpe virkelige organismer og deres miljø med å overleve og trives – samtidig som det sikres at det er rikelig med mat til mennesker. Det kan være avgjørende for planetens langsiktige fremtid, spesielt med mange arter som for tiden står overfor bratt befolkningsnedgang som følge av trusler som inkluderer tap av habitat, forurensning og klimaendringer. En av dem som er i faresonen er honningbien, en nøkkelart i insektbestøvningen kreves for 75 % av avlingene dyrket for menneskemat globalt.

Passer for en dronning

De RoboRoyale-prosjektet som Arvin leder, kombinerer mikrorobotiske, biologiske og maskinlæringsteknologier for å pleie bidronningens velvære. Prosjektet er finansiert av European Innovation Councils Pathfinder-program. Et unikt aspekt ved RoboRoyale er dens eneste fokus på dronningen i stedet for hele kolonien, ifølge Arvin. Han sa at ideen er å demonstrere hvordan å støtte en enkelt nøkkelorganisme kan stimulere produksjonen i hele miljøet, og potensielt påvirke hundrevis av millioner av organismer. Multirobotsystemet, som teamet håper å begynne å teste i løpet av de neste månedene, vil over tid lære hvordan de skal stelle dronningen for å optimalisere eggleggingen og produksjonen av feromoner – kjemiske dufter som påvirker bikubens oppførsel. Systemet blir utplassert i observasjonsbikuber av kunstig glass i Østerrike og Tyrkia, med biereplikantene designet for å erstatte de såkalte hoffbiene som normalt samhandler med dronningen.

Mat for unger

Et mål er at robotbiene potensielt kan stimulere egglegging ved å gi dronningen spesifikk proteinrik mat til akkurat rett tid for å øke denne aktiviteten. I sin tur er en forventet fordel at en resulterende økning i bier og søking vil bety sterkere pollinering av det omkringliggende økosystemet for å støtte plantevekst og dyr. Systemet gjør at seks til åtte robotbier, noen utstyrt med mikrokameraer, kan styres inne i en observasjonskube av en kontroller festet til dem utenfra. Sluttmålet er å gjøre robotbiene helt autonome. Konseptdesignet til RoboRoyale robotkontroller. (Bilde: Farshad Arvin) Før dette observerte RoboRoyale-teamet dronninger i flere bikuber ved å bruke høyoppløselige kameraer og bildeanalyseprogramvare for å få mer innsikt i deres oppførsel. Teamet fanget mer enn 150 millioner prøver av dronningenes baner inne i bikuben og detaljerte opptak av deres sosiale interaksjoner med andre bier. Den analyserer nå dataene. Når det fullstendige robotsystemet er tilstrekkelig testet, håper RoboRoyale-forskerne at det vil fremme forståelsen av potensialet for biohybridteknologi ikke bare hos bier, men også i andre organismer. "Det kan føre til en ny type bærekraftig teknologi som positivt påvirker omkringliggende økosystemer," sa Arvin.

Tre bredt nett

Det andre prosjektet, I-Wood, utforsker en helt annen type sosialt nettverk – et som er underjordisk. Forskere ved det italienske teknologiske instituttet (IIT) i Genova studerer det de kaller Wood Wide Web. Den består av planterøtter knyttet til hverandre gjennom et symbiotisk nettverk av sopp som gir dem næringsstoffer og hjelper dem til å dele ressurser og kommunisere. For å forstå disse nettverkene bedre og finne måter å stimulere veksten deres på, utvikler I-Wood myke, formendrende robotrøtter som kan tilpasse seg og samhandle med ekte planter og sopp. Tanken er at en robotplanterot skal bruke en miniatyrisert 3D-printer i spissen for å gjøre den i stand til å vokse og forgrene seg, lag for lag, som svar på miljøfaktorer som temperatur, fuktighet og tilgjengelige næringsstoffer. "Disse teknologiene vil bidra til å øke kunnskapen om forholdet mellom symbionter og verter," sa Dr Barbara Mazzolai, en IIT-robotiker som leder prosjektet. Mazzolais team har et drivhus der de dyrker risplanter inokulert med sopp. Så langt har forskerne undersøkt veksten av røtter og sopp hver for seg. Snart planlegger de å slå sammen funnene sine for å se hvordan, når og hvor samspillet mellom de to skjer og hvilke molekyler det involverer. Funnene kan senere brukes av I-Woods roboter for å hjelpe den naturlige symbiosen mellom sopp og røtter til å fungere så effektivt som mulig. Teamet håper å begynne å eksperimentere med roboter i drivhuset innen utgangen av dette året. Robotrøttene kan programmeres til å bevege seg autonomt, hjulpet av sensorer i tuppene deres, ifølge Mazzolai. I likhet med måten ekte røtter eller meitemark beveger seg under jorden, vil de også søke passasjer som er lettere å bevege seg gjennom på grunn av mykere eller mindre kompakt jord.

Tweaks av handelen

Men det er utfordringer med å kombinere robotikk med natur. For eksempel er bier følsomme for fremmede gjenstander i bikuben og kan fjerne dem eller belegge dem med voks. Dette gjør det vanskelig å bruke elementer som sporingskoder. Biene har imidlertid blitt mer aksepterende etter at teamet har tilpasset elementer av taggene som belegg, materialer og lukt, ifølge Arvin fra RoboRoyale. Til tross for disse utfordringene tror Arvin og Mazzolai at robotikk og kunstig intelligens kan spille en nøkkelrolle for å opprettholde økosystemer og miljø på lang sikt. For Mazzolai ligger appellen i teknologienes potensial til å tilby dypere analyse av lite forstått interaksjoner mellom planter, dyr og miljø. For eksempel, med det underjordiske nettet av planterøtter og sopp som antas å være avgjørende for å opprettholde sunne økosystemer og begrense global oppvarming ved å låse opp karbon, kan prosjektets robotrøtter bidra til å kaste lys over hvordan vi kan beskytte og støtte disse naturlige prosessene. "Biomimicry i robotikk og teknologi vil ha en grunnleggende rolle i å redde planeten vår," sa Mazzolai.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=62451.php