Robot in grado di monitorare le condizioni in un alveare, eseguire una danza oscillante o persino infiltrarsi nella corte della regina potrebbero aiutare gli scienziati a influenzare la salute degli sciami
C’era qualcosa di strano nell’aria, ma Thomas Schmickl non riusciva a identificare esattamente cosa. Era il 2007 e il biologo austriaco trascorreva parte dell’anno alla East Tennessee State University. Qualcosa di ‘spiacevole’ lo turbava durante le sue passeggiate quotidiane attraverso i campi, sulla strada che lo conduceva al campus universitario. “E non ho capito di cosa si trattasse finché non ho sentito volare un calabrone.”
Si rese conto che, tra i campi, mancava il suono degli insetti. “Ho cominciato a trascinare i professori di biologia fuori dai loro laboratori per dire: ‘Guarda in cielo, non c’è nulla in volo!'”, ricorda.
Schmickl, ora alla guida dell’Artificial Life Lab presso l’Università di Graz in Austria, non si sbagliava. Da allora, svariati studi condotti in più parti del mondo hanno rivelato che le popolazioni di insetti stanno diminuendo o cambiando.
Dopo aver lavorato per diversi anni nel campo della robotica degli sciami, ispirandosi alla natura per la creazione di nuovi robot, Schmickl ha deciso di capovolgere il proprio lavoro e progettare robot per aiutare la natura, un concetto che definisce ‘hacking dell’ecosistema‘.
I suoi sforzi si concentrano soprattutto sulle api. Le api e altri impollinatori si stanno confrontando affrontare con la perdita dell’habitat, l’esposizione ai pesticidi e molte altre sfide. Schmickl ritiene che venire in loro aiuto possa aiutare a rafforzare interi ecosistemi.
Alcune aziende mettono già a disposizione alveari potenziati che monitorano le condizioni all’interno o addirittura si prendono cura delle api per mezzo di strumenti robotici. Ora Schmickl e i suoi colleghi vogliono fare un ulteriore passo avanti e utilizzare la tecnologia per manipolare il comportamento degli insetti.
Parlare allo sciame
Il team di Schmickl sta costruendo prototipi di alveari nell’ambito di un progetto finanziato dall’Unione Europea chiamato Hiveopolis. Uno degli alveari del gruppo ricorda un tronco d’albero stilizzato, simile al genere di albero cavo utilizzato dalle api mellifere per nidificare in natura. Nel tentativo di utilizzare materiali sostenibili, questo alveare è realizzato con argilla stampata in 3D e funghi coltivati su fondi di caffè riciclati, spiega Schmickl.
Gli alveari prototipo sono dotati di sensori e telecamere, nonché di dispositivi capaci di creare vibrazioni all’interno dell’alveare e regolare temperatura o flusso dell’aria. Tali strumenti potrebbero essere utilizzati per dare direzioni al traffico delle api: gli esperimenti di Schmickl hanno dimostrato che le vibrazioni rallentano le api, mentre il movimento dell’aria le incoraggia ad allontanarsi.
Tim Landgraf, collaboratore di Hiveopolis, professore di intelligenza artificiale e collettiva alla Freie Universität Berlin in Germania, sta lavorando a un altro tipo di strumento per questi alveari: un’ape robotica danzante.
Quando le vere api mellifere tornano da una spedizione esplorativa, eseguono una caratteristica “danza oscillante” per comunicare alle compagne la posizione del cibo. Altre api si uniscono alle danze e quando un numero sufficiente di api esegue lo stesso ballo, lasciano insieme l’alveare per andare a caccia di cibo. “È una sorta di sondaggio di opinione“, afferma Schmickl.
In studi precedenti, Landgraf ha realizzato un robot in grado di eseguire una danza oscillante così convincente che altre api lo seguivano e, almeno a volte, volavano nella direzione suggerita dal robot.
Il ricercatore di sta ora preparando a testare una versione più progredita del robot oscillante per scoprire se può guidare le api verso una fonte di cibo. All’occhio umano, il robot non assomiglia veramente ad un’ape. Il suo corpo non è che un piccolo tubo flessibile dotato di un'”ala” svolazzante. Ma è collegato a un motore esterno all’alveare che può sterzare e oscillare sulla sua pista da ballo.
In teoria, tale robot potrebbe essere utilizzato, ad esempio, per indirizzare le api verso un sito di foraggiamento sicuro se tenerle lontane da luoghi ritenuti invece contaminati da pesticidi nocivi per la salute dell’alveare, spiega Schmickl. Un altro utilizzo potrebbe essere riservare determinati siti di approvvigionamento alle api selvatiche, indirizzando altrove le api da apicoltura.
Il gruppo di Landgraf ha anche creato un sistema in grado di osservare le vere danze delle api e tradurle in una mappa. Un giorno, le telecamere all’interno di un alveare potrebbero spiare api danzanti per monitorare dove intendono volare per nutrirsi.
Nel caso in cui una colonia si ammalasse a causa dell’esposizione a un pesticida o ad altre tossine, gli esseri umani potrebbero essere in grado di individuare l’origine della contaminazione. “In questo modo, le api si trasformano in un rilevatore ambientale di sostanze nocive”, afferma Schmickl.
Alla corte della regina
Attraverso un altro progetto UE, chiamato RoboRoyale, Schmickl e altri sperano di utilizzare le api robotiche per influenzare le scelte delle regine e quindi favorire lo stato di salute di intere colonie.
L’idea è far infiltrare i robot nel gruppo di assistenti personali della regina. In teoria, le api 007 potrebbero essere in grado di indurre la regina a deporre più uova nutrendole con cibo più ricco di proteine. Oppure potrebbero rendere più efficiente la deposizione delle uova guidando le regine verso aree del nido dove sono già pronte nuove celle per la deposizione.
Schmickl non ha ancora iniziato a testare queste idee in laboratorio; sta ancora studiando come introdurre potenziali materiali robotici negli alveari e vedere se le api operaie li attaccano.
“Le api hanno idee molto precise su quali materiali ammettere nel loro alveare”, spiega Schmickl
Secondo Elina L. Niño, professoressa associata presso l’Università della California, Davis, i metodi attualmente applicati nei progetti europei non avrebbero un evidente utilità pratica per l’apicoltura commerciale degli Stati Uniti. Gli apicoltori con cui lavora “li troverebbero semplicemente risibili“, spiega la professoressa.
Per prima cosa, dice, gli agricoltori e gli apicoltori della California lavorano a stretto contatto. I coltivatori avvisano gli apicoltori prima di irrorare i loro raccolti: non sono necessari rilevatori di pesticidi a sei zampe. E non è sicura che per far produrre più api in un alveare basti nutrire una regina con più proteine.
Secondo lei, avrebbe più senso concentrarsi sulla creazione di ambienti sani per le api, spiega la Niño, “non è questione di studiare come regolare il volo e le operazioni di raccolta del cibo delle api”.
Tuttavia, “dal punto di vista della ricerca”, aggiunge Niño, il lavoro europeo è “estremamente interessante”. Osservare come le api mellifere interagiscono con il robot danzante, ad esempio, potrebbe fornire agli scienziati nuove informazioni sul linguaggio delle api.
La professoressa ritiene inoltre che le tecnologie elaborate da Schmickl e colleghi possano rivelarsi più interessanti per gli hobbisti che per i professionisti. Schmickl dichiara che generare interesse per l’apicoltura rendendola più accessibile, è uno dei suoi obiettivi: ad esempio, se le api potessero essere indotte a uscire da un determinato favo, un utente potrebbe accedervi senza bisogno di dispositivi di protezione.
“Che siano gli apicoltori a fare uso di questi strumenti o gli hipster curiosi sul loro balcone, non mi interessa davvero”, dice Landgraf. “Gli esseri umani si stanno rendendo conto di quanto sia importante la natura“, aggiunge.
Potremmo pensare a questa tecnologia come il capo opposto rispetto alla natura, dice, ma non è necessariamente così: “Dovrebbe trattarsi di un’interfaccia che potenzia sia le nostre capacità che quelle della natura”.
Immagine: Ape robot danza nell’alveare. Prof. Tim Landgraf / Progetto EU-FET Hiveopolis
