Verdens honningbibestand er i en bratt nedgang som vitenskapen så langt ikke har klart å snu. Noen forskere jobber med løsninger på de skyldige - sykdommer, skadedyr, tilgjengelighet av biefôr og plantevernmidler - mens andre ser etter alternativer til honningbibestøvning.
Tre team av forskere ser på robotikk som et middel for å redusere avhengigheten av honningbibestøvning. To av dem har designet bittesmå, flygende roboter, mens en tredje designer en robot med hjul.
Alle tre enhetene er prototyper. Luftprosjektene har allerede tatt vinger, mens den bakkebaserte modellen fortsatt er i sin tidligste designfase. Harvard University-forskere begynte sitt arbeid for 10 år siden, mens forskere ved Japans Nasjonalt institutt for avansert industrivitenskap og teknologi nylig avduket en trådløs luftpollinator som samler og deponerer pollen.
Ved å bruke en mer forankret tilnærming, designer West Virginia Universitys (WVU) tverrfaglige team en autonom robot med hjul som er i stand til å lokalisere, identifisere og pollinere individuelle blomster.
Japansk flyer
Annonsert i Chem, et fagfellevurdert tidsskrift, består den japanske enheten av en liten, trådløs drone med et hestehårbelte festet til undersiden. Det er den eneste robotenheten som faktisk har pollinert en plante - i dette tilfellet en japansk lilje i en laboratorietest.
Eijiro Miyako, prosjektets hovedkontakt, dekket robotens belte med en ionisk flytende gel. ILG-er forblir klissete i lang tid i både normale og tøffe miljøer, sa han. De er også slitesterke og vannavstøtende.
Sammensetningen økte beltets brukbare overflateareal, noe som hjalp det til å samle og beholde levedyktige pollenmengder under flukt. Gelens fuktighet og elektrostatiske egenskaper reduserer sjansene for pollenskader når beltet kommer i kontakt med støvbærere og pistiller.
Miyako beskrev oppgaven med å pilotere dronen for å pollinere blomster som "veldig vanskelig. Jeg tror at en form for kunstig intelligens (AI), GPS og høyoppløselige kameraer vil være svært nyttig for utviklingen av fremtidige maskiner, sa han i et e-postintervju.
AI kan også forbedre dronepollineringsatferd.
"En sverm av AI-robotbier kan bestemme den korteste veien til blomster og den mest effektive metoden for pollinering," sa han.
Harvards RoboBee
Pollinering er bare én applikasjon Harvard University leder forsker Robert Wood forutsetter en mikroelektronisk robot. Han og teamet hans tror det kan være nyttig i søk og redningsaksjoner.
Bygge RoboBee var ikke mulig før de fant opp et nytt produksjonsmiddel. Kalt Pop-Up MEMS, pop-up-bøker og origami ga inspirasjonen. Prosessen bruker en forseggjort lagdelings- og foldeprosess innenfor en ramme som setter sammen roboter i en enkelt bevegelse.
Omtrent på størrelse med et amerikansk kvartal, er RoboBee 2.4 millimeter høy og veier i underkant av 3.2 gram. Den både flyr og svømmer og kan sitte opp ned på flate overflater ved å bruke statisk elektrisitet. Deretter ønsker Harvard-forskerne å bygge en "kube" for biene for å lade opp kraften.
Wood ser for seg RoboBees utplassert i svermer, lik en annen av deres oppfinnelser, Kilobots. Harvard-forskere bruker disse bittesmå, autonome robotene til å undersøke kollektiv AI og svermeadferd.
Robotrover
WVU-prototypen henter sin robottransport fra en autonom modellingeniørstudenter bygget og brukt til å vinne NASAs 2016 Sample Return Robot Centennial Challenge. Studentene designet den autonome roboten for å bevege seg rundt i et felt og hente gjenstander ved bruk av kun teknologi som er i stand til å operere i et mars- eller månemiljø.
Denne robotens funksjon er det dens hovedetterforsker kaller presisjonsbestøvning.
«Vi er ikke interessert i å bare blåse luft eller riste planter for å få dem pollinert. Vi er interessert i å håndtere individuelle blomster,” sa Yu Gu, assisterende professor i romfart og maskinteknikk i WVU.
Gu og teamet hans vil montere en rekke lidarer og kameraer for å gjøre det mulig for en robotarm å lokalisere individuelle blomster, bestemme deres levedyktighet og bruke pollen på sunne blomster. I likhet med radar bruker lidar lasergenererte lyspulser – i stedet for lydbølger – for å oppdage objekter.
WVU vil teste sin pollinator på drivhusbringebær og bjørnebær. Evnen til å teste roboten over flere bærgenerasjoner i løpet av et enkelt år dikterte at de brukte et innendørsanlegg. Dette er bare den første forskningsrunden; videre utvikling vil skje i senere studier.
"Vi ønsker å vise at det er gjennomførbart først," sa Gu.
I mellomtiden …
Entomologer ved Danforth Lab ved Cornell University tror innfødte bier kan bære noen, og i noen få tilfeller, alle en frukthages pollineringskrav. Laboratoriets forsknings- og oppsøkende direktør, Maria van Dyke, sa at det er flere frukthager i delstaten New York som ikke lenger leier ut bikuber, men bruker opprinnelig bipollinering i stedet.
Dette kan være ganske viktig nå, siden hver av robotmodellene er minst 10 år fra kommersiell utgivelse. Harvards robot er fortsatt bundet til sin kraftkilde, og den japanske robotens veiledningssystem kan dra nytte av tillegget av GPS og kunstig intelligens.
Gus WVU-team har ennå ikke fullført planleggingsfasen. Når en prototype er konstruert, vil de gjøre drivhustestkjøringer og kvalitetsteste robotpollinert frukt mot naturlig pollinert frukt.
— David Weinstock, FGN-korrespondent