Las abejas robóticas replicantes se dirigen a la desprevenida reina de una colmena. Pero a diferencia de los replicantes rebeldes del thriller de ciencia ficción Blade Runner de 1982, estos están aquí para trabajar.
por Gareth Willmer, Horizon: la revista de investigación e innovación de la UE
Combinando robótica en miniatura, inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático, el plan es que las abejas robóticas estimulen la puesta de huevos en la reina, por ejemplo, alimentándola con los alimentos adecuados en el momento adecuado.
sobrevivir y prosperar
“Planeamos afectar a todo un ecosistema interactuando con un solo animal, la reina”, dijo el Dr. Farshad Arvin, roboticista e informático de la Universidad de Durham en el Reino Unido. “Si podemos mantener actividades como la puesta de huevos en el momento adecuado, esperamos tener crías más saludables y colonias más activas y saludables. Esto mejorará la polinización“.
Mientras eso sucede sobre la superficie, las raíces de los robots que se transforman y pueden adaptarse e interactuar con plantas y hongos reales están trabajando arduamente bajo tierra. Allí, las plantas y sus socios fúngicos forman vastas redes.
Estas abejas y raíces robóticas están siendo desarrolladas por dos proyectos. Ambas iniciativas están investigando cómo las versiones artificiales de los seres vivos que son fundamentales para mantener los ecosistemas pueden ayudar a los organismos de la vida real y su entorno a sobrevivir y prosperar, al tiempo que garantizan que los alimentos para las personas sigan siendo abundantes.
Eso podría ser crucial para el futuro a largo plazo del planeta, particularmente con muchas especies que actualmente enfrentan una fuerte disminución de la población como resultado de amenazas que incluyen la pérdida de hábitat, la contaminación y el cambio climático.
Una de las que corren riesgo es la abeja melífera, una especie clave en la polinización por insectos necesaria para el 75 % de los cultivos destinados a la alimentación humana en todo el mundo.
Digno de una reina
El proyecto RoboRoyale que lidera Arvin combina tecnologías microrobóticas, biológicas y de aprendizaje automático para nutrir el bienestar de la abeja reina.
Un aspecto único de RoboRoyale es su único enfoque en la reina en lugar de toda la colonia, según Arvin. Dijo que la idea es demostrar cómo el apoyo a un solo organismo clave puede estimular la producción en todo el medio ambiente, afectando potencialmente a cientos de millones de organismos.
El sistema de múltiples robots, que el equipo espera comenzar a probar en los próximos meses, aprenderá con el tiempo cómo preparar a la reina para optimizar la puesta de huevos y la producción de feromonas, olores químicos que influyen en el comportamiento de la colmena.
El sistema se está implementando en colmenas de observación de vidrio artificial en Austria y Turquía, con las abejas replicantes diseñadas para reemplazar a las llamadas abejas de la corte que normalmente interactúan con la reina.
Alimentos para crías
Un objetivo es que las abejas robot puedan potencialmente estimular la puesta de huevos al proporcionar a la reina alimentos ricos en proteínas específicos en el momento justo para impulsar esta actividad. A su vez, un beneficio esperado es que un aumento resultante en las abejas y los vuelos de alimentación significaría una polinización más fuerte del ecosistema circundante para apoyar el crecimiento de plantas y animales.
El sistema permite que de seis a ocho abejas robóticas de la corte, algunas equipadas con microcámaras, sean dirigidas dentro de una colmena de observación por un controlador conectado a ellas desde el exterior. El objetivo final es hacer que las abejas robot sean completamente autónomas.
Antes de esto, el equipo de RoboRoyale observó abejas reinas en varias colmenas utilizando cámaras de alta resolución y software de análisis de imágenes para obtener más información sobre su comportamiento.
El equipo capturó más de 150 millones de muestras de las trayectorias de las reinas dentro de la colmena e imágenes detalladas de sus interacciones sociales con otras abejas. Ahora está analizando los datos.
Una vez que el sistema robótico completo esté suficientemente probado, los investigadores de RoboRoyale esperan que fomente la comprensión del potencial de la tecnología biohíbrida no solo en las abejas sino también en otros organismos.
“Podría conducir a un tipo novedoso de tecnología sostenible que tenga un impacto positivo en los ecosistemas circundantes”, dijo Arvin.
Web ancha de madera
El otro proyecto, I-Wood, está explorando un tipo de red social muy diferente, una que es clandestina.
Los científicos del Instituto Italiano de Tecnología (IIT) en Génova están estudiando lo que llaman Wood Wide Web. Consiste en raíces de plantas conectadas entre sí a través de una red simbiótica de hongos que les proporcionan nutrientes y les ayudan a compartir recursos y comunicarse.
Para comprender mejor estas redes y encontrar formas de estimular su crecimiento, I-Wood está desarrollando raíces robóticas suaves que cambian de forma y que pueden adaptarse e interactuar con plantas y hongos reales. La idea es que la raíz de una planta robótica use una impresora 3D miniaturizada en su punta para permitirle crecer y ramificarse, capa por capa, en respuesta a factores ambientales como la temperatura, la humedad y los nutrientes disponibles.
“Estas tecnologías ayudarán a aumentar el conocimiento sobre la relación entre los simbiontes y los anfitriones”, dijo la Dra. Barbara Mazzolai, robótica del IIT que dirige el proyecto.
El equipo de Mazzolai tiene un invernadero donde cultiva plantas de arroz inoculadas con hongos. Hasta ahora, los investigadores han examinado por separado el crecimiento de raíces y hongos.
Pronto, planean fusionar sus hallazgos para ver cómo, cuándo y dónde ocurre la interacción entre los dos y qué moléculas involucra.
Los robots de I-Wood pueden usar los hallazgos más tarde para ayudar a que la simbiosis natural entre los hongos y las raíces funcione de la manera más efectiva posible. El equipo espera comenzar a experimentar con robots en el invernadero a finales de este año.
Las raíces robóticas se pueden programar para moverse de forma autónoma, con la ayuda de sensores en sus puntas, según Mazzolai. Al igual que las raíces reales o las lombrices de tierra se mueven bajo tierra, también buscarán pasajes que sean más fáciles de atravesar debido a que el suelo es más blando o menos compacto.
Ajustes del comercio
Pero existen desafíos al combinar la robótica con la naturaleza.
Por ejemplo, las abejas son sensibles a los objetos extraños en su colmena y pueden quitarlos o cubrirlos con cera. Esto dificulta el uso de elementos como etiquetas de seguimiento.
Sin embargo, las abejas se han vuelto más tolerantes después de que el equipo modificó elementos de las etiquetas, como su recubrimiento, materiales y olor, según Arvin de RoboRoyale.
A pesar de estos desafíos, Arvin y Mazzolai creen que la robótica y la inteligencia artificial podrían desempeñar un papel clave en el mantenimiento de los ecosistemas y el medio ambiente a largo plazo. Para Mazzolai, el atractivo radica en el potencial de las tecnologías para ofrecer un análisis más profundo de las interacciones poco entendidas entre las plantas, los animales y el medio ambiente.
Por ejemplo, dado que se cree que la red subterránea de raíces de plantas y hongos es crucial para mantener ecosistemas saludables y limitar el calentamiento global al retener el carbono, las raíces robóticas del proyecto pueden ayudar a arrojar luz sobre cómo podemos proteger y apoyar estos procesos naturales.
“La biomimética en robótica y tecnología tendrá un papel fundamental para salvar nuestro planeta”, dijo Mazzolai.
Más información: RoboRoyale: cordis.europa.eu/project/id/964492
