Af Palle Vibe, Alt om Data
Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.
Bier bestøver næsten 75 procent af de plantearter, som vi mennesker anvender til føde. Men gennem de sidste årtier har verden oplevet et markant tilbage-tog i antallet af bier. Hvis det fortsætter, vil vores mulige fødevareproduktion også gå ned, og priserne vil stige.
Den nok vigtigste årsag til tilbagegangen er det såkaldte monokultur-landbrug, der kun dyrker en enkelt type afgrøde. Det betyder færre blomster og mindre af den nektar, som bierne omdanner til honning, og som udgør deres hovedføde.
Bierne danser information
Forskerne har længe været klar over, at bier rekognoscerer omkring deres bo i stadigt større cirkler, indtil de finder blomsterstande med nektar af en størrelse og mængde, der gør en flyvetur værd. En bifamilie skal nemlig indsamle omkring 8 kilo blomsternektar for at kunne producere 1 kg honning.
Når en bi opdager en ny lovende fødekilde, vender den tilbage til kuben og udfører en række dansebevægelser, som fortæller de øvrige bier i kuben om opdagelsen. Dansens retning og varighed rummer information om fødekilden.
Men det er i praksis næsten umuligt for selv trænede entomologer at følge og tyde biernes dansetrin med det blotte øje alene. For i reglen foregår dansen med meget hurtige og sitrende bevægelser og gerne midt mellem alle bistadens andre bier. Selv ved at studere video-optagelser i slowmotion har det ikke været muligt at nå til mere end en overfladisk forståelse af dansens betydning.
Indtil nu har forskerne konstateret to typiske dansemønstre. Bierne drejer enten rundt og rundt om sig selv eller snurrer skiftevis den ene og den anden vej, mens de vibrerer med bagkroppen i et vraltende mønster. Den første dansetype betegner biforskerne som runddans, og den fortæller, at de gode blomster er meget tæt på (mindre end 100 m fra bistadet).
Er blomsterne længere væk, bruger bierne den anden danseform, en svansedans eller ottetalsdans – den foregår i ottetalslignende figurer. Dansen indikerer retningen til blomsterne i forhold til solen samt distancen og endog, hvor stort og godt fundet er. Men hvis afstanden er over 1000 meter, afstår bierne ofte fra den pågældende nektarkilde og får måske ikke føde nok til at overleve vinteren. Biavlere kan gøre det lettere for de små dyr ved at flytte bistaderne nærmere markblomsterne, men det er jo kun muligt, hvis de har fuldt overblik over placeringen af den pågældende fødekilde og dermed også den kortest mulige flyverute.
En specialudviklet app sætter biavlere i stand til at følge deres bier både indenfor og udenfor bistadet.
Bioni-bikuben fra Beefutures er proppet med elektronik, som med maskinlæring sætter forskerne i stand til at overvåge en bifamilies sundhedstilstand.
AI tyder biernes rumba
Hvert år afholder internationale organisationer såkaldte ”hackatons”, en slags seminarer, hvor alle interesserede computereksperter i nogle dage går sammen om at udvikle programmer og apps med bestemte formål. Et af formålene med ”SAS sustainability Hackathon 2020”, der blev afholdt hen over sommeren, var at udvikle et system, der automatisk kan afkode biernes dans i realtid, blandt andet ved hjælp af kunstig intelligens og maskinlæring. Det foregik i samarbejde med det norske miljøfirma Bee-futures for at gøre projektet så bæredygtigt som muligt.
Beefutures har udviklet en særlig overvågningskube, Onibi, der både indvendigt og udvendigt er udstyret med sensorer, mikrofoner og kameraer til nærmest overflod. Sensorelektronikken registrerer alle begivenheder og bevægelser i realtid, og på denne baggrund er det lykkedes forskere fra divisionen for Internet of Things i det amerikanske softwarefirma SAS at udvikle et bioakustisk monitor-system, der non-invasivt (altså skånsomt og på afstand) kan overvåge bifamilier i deres stader.
Forskerne har anvendt Bioni-bikubens mikrofoner til at lytte på biernes summen, som i sig selv kan give et fingerpeg om sygdom, stress og generel status for kubens population. Denne summen har man yderligere renset for enhver uønsket ”bilyd” gennem brug af effektiv ”principal component analysis” (RPCA), der også er en maskinlæringshjulpet støjfiltreringsteknologi. Derudover benyttede forskerne fra SAS digitale signalbehandlingsværktøjer og maskinlæringsalgoritmer, der indgår i firmaets avancerede ”event stream processing”-værktøjer og den cloudbaserede analyseplatform Viya.
»Små flyvende bier er blevet gjort til
levende sensorer.«
Gennem realtids-monitorering og brug af in-stream maskinlæringsmodeller har forskerne kunnet nå frem til en ganske nøjagtig indsigt i biernes verden. Dermed kan biavlere ikke blot følge og forudse biernes og hele bikubens sundhedstilstand med en høj grad af præcision, men denne information kan også sammen med oplysninger om den aktuelle kubes placering, solhøjden, tidspunktet og markafgrødernes fordeling rundt om bistadet danne kernen i en app, som på et interaktivt, grafisk kort angiver den optimale placering af bistadet.
Elektronisk rygsæk gør humlebier til droner
Hvorfor bruge droner til at overvåge landbrugsarealers tilstand, når bierne alligevel er i luften? Den tanke har forskere fra universitetet i Washington, USA, gjort til virkelighed. I forhold til elektriske droner er bier både meget mindre og mere effektive, ligesom de kan holde sig på vingerne gennem næsten en hel dag.Forskerne har udviklet en diminutiv ”rygsæk”, der kan spændes på ryggen af flyvende bier. Rygsækken rummer sensorer (for både lys, fugtighed og temperatur), datasender og -modtager samt 30 kB hukommelsesplads til indsamlede data plus et lille genopladeligt batteri. Alligevel er vægten kun 102 mg eller det samme som syv ukogte riskorn. Med disse små rygsække på bagkroppen kan insekterne gå direkte online og fungere som elektronisk overvågningsredskab.
De udvalgte bier er dog humlebier, der har en vis størrelse og dermed er i stand til at bære en vis vægt. Umiddelbart ville det være oplagt at inkludere et lille GPS-system, men forskerholdet afgjorde, at det ville trække for meget strøm. I stedet opretter forskerne jordstationer med antenner, der sikrer en positionsbestemmelse inden for 80 meter. Batteriet kan holde til syv timers vedvarende drift eller stort set en hel arbejdsdag for humlebier, og bliver trådløst opladet hjemme i kuben om natten, hvor rygsækken også uploader dagens indsamlede data.
Det er endda muligt at sende ordrer til bierne (eller deres rygsække) om eksempelvis at tage en temperaturmåling over et bestemt område. Derfor arbejder forskerholdet på at gøre det muligt at livestreame data fra bierne og måske yderligere udstyre dem med et lille kamera.
En voksen humlebi på arbejde er ikke generet af den lille rygsækschip, der kun vejer 102 milli-gram.
Forskere gør nu med elektronik bier til en del af et muligt fremtidigt levende Internet of Beings.
Det levende internet
Dermed er små flyvende bier i praksis blevet gjort til levende sensorer i verdens første IoB, Internet of Beings – eller Bees – som vi kan kalde det. Biernes færden kan følges direkte via en app gennem hele dagen, og gør det muligt for biavlere på en nem måde at finde den placering til staderne, som vil sikre det største fødeudbytte med den kortest mulige flyveafstand og det mindst mulige energiforbrug. Dermed bliver det også muligt i samarbejde med områdets landmænd at opnå et bedre grundlag for at beslutte, hvilke nye afgrøder, det vil være mest gavnligt at plante og på hvilken tid af året.
Men de virkelige vindere er bierne, som får lettere og hurtigere adgang til deres føde og et langt længere livsforløb. Den nye teknologi giver yderligere meget mere præcis indsigt i biers generelle helbredstilstand og kan muligvis også indkredse årsagerne til den markante nedgang i bipopulationen. Det baner vejen for en bedre og mere bæredygtig fremtid for bierne og dermed os selv.