25 februari 2023 (Nanowerk Nieuws) De replicanten van de robotbij nestelen zich in de nietsvermoedende koningin van een bijenkorf. Maar in tegenstelling tot de rebelse replicanten in de scifi-thriller uit 1982 Blade Runner, deze zijn hier om te werken. Door miniatuurrobotica, kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning te combineren, is het de bedoeling dat de robotbijen het leggen van eieren in de koningin stimuleren door haar bijvoorbeeld op het juiste moment het juiste voedsel te geven.

Overleven en gedijen

"We zijn van plan een heel ecosysteem te beïnvloeden door interactie met slechts één enkel dier, de koningin", zegt dr. Farshad Arvin, een roboticus en computerwetenschapper aan de Universiteit van Durham in het VK. 'Als we activiteiten zoals het leggen van eieren op het juiste moment kunnen laten plaatsvinden, verwachten we gezondere broedsels en actievere en gezondere kolonies. Dat komt dan de bestuiving ten goede.' Terwijl dat boven het oppervlak gebeurt, zijn vormveranderende robotwortels die zich kunnen aanpassen aan en interageren met echte planten en schimmels ondergronds hard aan het werk. Daar vormen planten en hun schimmelpartners enorme netwerken. Deze robotbijen en -wortels worden ontwikkeld door twee door de EU gefinancierde projecten. Beide initiatieven onderzoeken hoe kunstmatige versies van levende wezens die centraal staan ​​in het behoud van ecosystemen, levensechte organismen en hun omgeving kunnen helpen overleven en gedijen, en er tegelijkertijd voor zorgen dat er genoeg voedsel voor mensen blijft. Dat zou cruciaal kunnen zijn voor de toekomst van de planeet op de lange termijn, vooral nu veel soorten momenteel te maken hebben met een sterke afname van de populatie als gevolg van bedreigingen zoals verlies van leefgebied, vervuiling en klimaatverandering. Een van de risicogroepen is de honingbij, een hoeksteensoort in de bestuiving door insecten nodig voor 75% van de gewassen wereldwijd geteeld voor menselijke voeding.

Geschikt voor een koningin

De RoboRoyale-project die Arvin leidt, combineert microrobotische, biologische en machine-learningtechnologieën om het welzijn van de bijenkoningin te bevorderen. Het project wordt gefinancierd door het Pathfinder-programma van de European Innovation Council. Een uniek aspect van RoboRoyale is de enige focus op de koningin in plaats van de hele kolonie, aldus Arvin. Hij zei dat het idee is om aan te tonen hoe het ondersteunen van een enkel sleutelorganisme de productie in de hele omgeving kan stimuleren, wat mogelijk honderden miljoenen organismen kan treffen. Het multi-robotsysteem, dat het team in de komende maanden hoopt te testen, zal in de loop van de tijd leren hoe ze de koningin moet verzorgen om haar eierlegging en productie van feromonen te optimaliseren - chemische geuren die het gedrag van de korf beïnvloeden. Het systeem wordt ingezet in kunstmatige glazen observatiekorven in Oostenrijk en Turkije, waarbij de bijenreplicanten zijn ontworpen om de zogenaamde hofbijen te vervangen die normaal gesproken met de koningin communiceren.

Voedsel voor broedsels

Een doel is dat de robotbijen mogelijk het leggen van eieren kunnen stimuleren door de koningin precies op het juiste moment te voorzien van specifiek eiwitrijk voedsel om deze activiteit te stimuleren. Een verwacht voordeel is op zijn beurt dat een resulterende toename van bijen en foerageervluchten een sterkere bestuiving van het omringende ecosysteem zou betekenen om de plantengroei en dieren te ondersteunen. Met het systeem kunnen zes tot acht robotbijen, sommige uitgerust met microcamera's, in een observatiekast worden gestuurd door een controller die van buitenaf aan hen is bevestigd. Het einddoel is om de robotbijen volledig autonoom te maken. Het conceptontwerp van de robotcontroller van RoboRoyale. (Afbeelding: Farshad Arvin) Voordien observeerde het RoboRoyale-team bijenkoninginnen in verschillende kasten met behulp van hoge-resolutiecamera's en beeldanalysesoftware om meer inzicht te krijgen in hun gedrag. Het team legde meer dan 150 miljoen monsters vast van de trajecten van de koninginnen in de korf en gedetailleerde beelden van hun sociale interacties met andere bijen. Het analyseert nu de gegevens. Zodra het volledige robotsysteem voldoende is getest, hopen de onderzoekers van RoboRoyale dat het begrip van het potentieel voor biohybride technologie niet alleen bij bijen, maar ook bij andere organismen zal bevorderen. 'Het zou kunnen leiden tot een nieuw type duurzame technologie die een positieve invloed heeft op omringende ecosystemen', zei Arvin.

Hout breed web

Het andere project, ik-hout, onderzoekt een heel ander type sociaal netwerk – een ondergronds netwerk. Wetenschappers van het Italiaanse Instituut voor Technologie (IIT) in Genua bestuderen wat zij het Wood Wide Web noemen. Het bestaat uit plantenwortels die met elkaar zijn verbonden via een symbiotisch netwerk van schimmels die hen van voedingsstoffen voorzien en hen helpen middelen te delen en te communiceren. Om deze netwerken beter te begrijpen en manieren te vinden om hun groei te stimuleren, ontwikkelt I-Wood zachte, vormveranderende robotwortels die zich kunnen aanpassen aan en interageren met echte planten en schimmels. Het idee is dat een gerobotiseerde plantenwortel een geminiaturiseerde 3D-printer in zijn punt gebruikt om hem laag voor laag te laten groeien en vertakken, in reactie op omgevingsfactoren zoals temperatuur, vochtigheid en beschikbare voedingsstoffen. 'Deze technologieën zullen helpen om de kennis over de relatie tussen symbionten en gastheren te vergroten', zegt dr. Barbara Mazzolai, een IIT-roboticus die het project leidt. Het team van Mazzolai heeft een kas waar het rijstplanten kweekt die zijn geïnoculeerd met schimmels. Tot nu toe hebben de onderzoekers afzonderlijk gekeken naar de groei van wortels en schimmels. Binnenkort zijn ze van plan hun bevindingen samen te voegen om te zien hoe, wanneer en waar de interactie tussen de twee plaatsvindt en welke moleculen daarbij betrokken zijn. De bevindingen kunnen later door de robots van I-Wood worden gebruikt om de natuurlijke symbiose tussen schimmels en wortels zo effectief mogelijk te laten werken. Eind dit jaar hoopt het team te gaan experimenteren met robots in de kas. Volgens Mazzolai kunnen de robotwortels worden geprogrammeerd om autonoom te bewegen, geholpen door sensoren in hun uiteinden. Net als de manier waarop echte wortels of regenwormen ondergronds bewegen, zullen ze ook doorgangen zoeken die gemakkelijker te doorkruisen zijn vanwege de zachtere of minder compacte grond.

Tweaks van de handel

Maar er zijn uitdagingen bij het combineren van robotica met de natuur. Bijen zijn bijvoorbeeld gevoelig voor vreemde voorwerpen in hun korf en kunnen deze verwijderen of in was smeren. Dit maakt het lastig om items zoals trackingtags te gebruiken. Volgens Arvin van RoboRoyale zijn de bijen echter acceptabeler geworden nadat het team elementen van de tags had aangepast, zoals hun coating, materialen en geur. Ondanks deze uitdagingen geloven Arvin en Mazzolai dat robotica en kunstmatige intelligentie op de lange termijn een sleutelrol kunnen spelen bij het in stand houden van ecosystemen en het milieu. Voor Mazzolai ligt de aantrekkingskracht in het potentieel van de technologieën om een ​​diepere analyse te bieden van weinig begrepen interacties tussen planten, dieren en het milieu. Met het ondergrondse web van plantenwortels en schimmels waarvan wordt aangenomen dat het cruciaal is voor het behoud van gezonde ecosystemen en het beperken van de opwarming van de aarde door koolstof vast te houden, kunnen de robotwortels van het project licht werpen op hoe we deze natuurlijke processen kunnen beschermen en ondersteunen. 'Biomimicry in robotica en technologie zal een fundamentele rol spelen bij het redden van onze planeet', zei Mazzolai.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=62451.php