Roboter gegen das Bienensterben: Wie die ETH den Insekten helfen will

Ein europäisches Forschungsprojekt mit Beteiligung der ETH Lausanne will den von Pestiziden geplagten Bienen helfen. Roboter sollen im Bienenstock nach dem Rechten sehen.

Andreas Lorenz-Meyer
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Der Roboter leitet mit Wärme und Vibrationen die Bienen im Staate dank meteorologischen Informationen aus dem Internet. (Bild: PD)

Der Roboter leitet mit Wärme und Vibrationen die Bienen im Staate dank meteorologischen Informationen aus dem Internet. (Bild: PD)

Zebrafische leben in Flüssen, Honigbienen an Land. Ihre Ökosysteme sind also komplett voneinander getrennt. Kaum vorstellbar, dass sie sich jemals direkt begegnen. Im Labor geht so etwas aber schon, wie ein wissenschaftliches Experiment zeigte. Dabei wurden die beiden schwarmintelligenten Tierarten dazu gebracht, miteinander zu kommunizieren. Und zwar über die fast 700 Kilometer Entfernung zwischen den Städten Graz und Lausanne hinweg.

Die Versuchsanordnung: An der Universität Graz steckte man lebende Bienen und Bienenroboter zusammen. Die Roboter sendeten Impulse aus, welche die Bienen lenkten. Da diese es schön warm mögen, sammelten sie sich in der Nähe des Roboters, sobald der Wärme abgab. An der ETH Lausanne funktionierte es ähnlich: Fische und Fischroboter schwammen gemeinsam durchs Aquarium. Die Fische liessen sich durch die Schwimmrichtung der Roboter beeinflussen, wobei sie ihnen aber nicht direkt folgten. Denn bei Zebrafischen ist es so, dass der einzelne Fisch immer in die Richtung schwimmt, in die sich die Mehrheit bewegt, egal ob das Roboter oder lebende Artgenossen sind.

Jetzt kam der Clou: Fische und Bienen wurden digital vernetzt. Die Roboter sammelten dafür Daten über «ihre» Tiere und übertrugen diese via Internet an die jeweils anderen Roboter in der anderen Stadt. Ein Signalaustausch, und zwar genau der Signale, welche das Gruppenverhalten der eigenen Tiere lenkten. «Wichtig war die Übertragung der Daten in Echtzeit», erklärt Frank Bonnet vom Robotics Lab der ETH Lausanne. «So konnten wir den gegenseitigen Einfluss der Tiergruppen tracken und sehen, wie die Informationen zwischen den Akteuren hin- und hergehen.»

Lebende Tiere beeinflussen Roboter

Die Vernetzung brachte erstaunliche Ergebnisse. Schwammen die Lausanner Zebrafische im Uhrzeigersinn durchs Aquarium, orientierten sich die Grazer Honigbienen zum linken Roboter. Schwammen die Fische andersherum, gesellten sich die Bienen zum rechten Roboter. «Die Fischroboter wurden von den lebenden Bienen beeinflusst und die Bienenroboter von den lebenden Fischen», sagt Thomas Schmickl, Leiter des Artificial Life Lab in Graz.

Fische und Bienen, die übers Internet miteinander «reden», und künstliche Intelligenz, die dabei den Mittelsmann gibt. Klingt ungewöhnlich, aber die Beeinflussung von Tieren durch Roboter und umgekehrt könnte helfen, gewaltige Probleme zu lösen, wie Schmickl erläutert. «Wir beobachten gerade ein grosses Massensterben im gesamten Tierreich.» Und durch jede einzelne sterbende Tierart, werde diese Prozess beschleunigt, ein Schneeballeffekt, durch den Ökosysteme immer instabiler werden. Schmickl schlägt vor, Roboter zu entwickeln, welche die Löcher in den Ökosystemen stopfen und die Ökosysteme so stützen. «Mit unserer Technik könnte man mehrere separierten kleinen Lebensräume mit niedriger Stabilität wieder zu einem grossen und damit stabileren Grosshabitat verbinden», sagt Schmickl.

Nun wagt der Grazer Biologe den Schritt in die Natur: ins Bienenvolk. Insektizide, Monokulturen, Klimawandel machen den Insekten zu schaffen. Schmickl will etwas gegen das Bienensterben tun. Er leitet das europäische Projekt «HIVEOPOLIS», das Anfang April startete. Beteiligt ist auch die ETH Lausanne. Wie der Projektname andeutet, geht es um einen Bienenstaat. In dem sind Roboter unterwegs und lenken die Vorgänge im Brutnest: Fütterungsverhalten der Ammenbienen, Wabenvorbereitungs-Verhalten der Babybienen, Eilegeverhalten der Königin. Die Beeinflussung läuft über Wärmeerzeugung und Vibrationen, welche die Bienen, anders als Wärme, auf Abstand halten.

Lenkung mit Bienentanz-Roboter

Eine besondere Aufgabe übernehmen Bienentanz-Roboter. Sie sollen die Bienen zu den gewünschten Sammelzielen lenken. «Dorthin, wo man ihre Bestäubungsleistung haben will», so Schmickl. Geplant ist auch ein System, das Tänze zu potenziell gefährlichen Orten unterdrückt, damit die Bienen nicht dorthin fliegen. Das können Orte mit hoher Insektizidbelastung sein. Live-Prognosen helfen den Bienen bei ihren Entscheidungen, wofür das System unter anderem Wettervorhersagen heranzieht. Informationsquellen, die den Insekten sonst nicht zugänglich sind. Schmickl: «So werden ganze Bienenstöcke zu Robotern, aber auch zu lebenden und vernetzten Umweltdatenbanken.»

Hinzu kommt die Vernetzung der smarten Stöcke zwecks Informationsaustausch, was ganz konkret Bienenleben retten kann. Gibt es Populationsverluste, nachdem ein Stock an einer bestimmten Stelle gesammelt hat, wird genau diese Stelle auf einer digitalen Landkarte als potenziell gefährlich markiert. Das hält andere Stöcke davon ab, Bienen zu diesen Stellen zu schicken. Menschliche Inspektoren untersuchen anschliessend die gekennzeichneten Gebiete. Bei Fehlalarm werden sie wieder «freigegeben».