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Künstliche Bienen

Wer kennt den Roman von Michael Crichton, „Beute„, (nicht)? In diesem Buch entwirft der Autor ein Szenario, in dem ein Schwarm von Nanorobotern außer Kontrolle zu geraten droht. Inzwischen gibt es eine ganze Reihe von Büchern, die sich dem Thema des grey goo, des grauen Schleims, widmen. Wie weit ist man in der Realität? Ich fühlte mich jedenfalls bei dem Artikel „Künstliche Bienen“ in Spektrum der Wissenschaften daran erinnert. Die drei Autoren Robert Wood, Radhika Nagpal und Gu-Yeon Wie, Professoren für Ingenieurwesen, Informatik und Elektrotechnik/Informatik, forschen, wie der Titel es schon sagt, an „künstlichen Bienen“:

Während des letzten Jahrzehnts begann eine rätselhafte Krankheit namens »Völkerkollaps« (colony collapse disorder, CCD), ganze Völker von Honigbienen in den USA auszulöschen -so massiv, dass gravierende Folgen für die Landwirtschaft zu befürchten waren. Aus diesem Anlass begannen wir 2009 gemeinsam mit Kollegen von der Harvard University und der Northeastern University, ernsthaft über die Schaffung künstlicher Bienen nachzudenken. Die kleinen Maschinen sollten sich nicht nur jede für sich verhalten wie eine Biene, sondern im Zusammenspiel zu Tausenden die kollektiven Aktionen vollbringen, zu denen ein echter Bienenschwarm fähig ist. Inzwischen ist es uns gelungen, die ersten fliegenden Roboter in Bienengröße zu bauen; jetzt arbeiten wir am kooperativen Schwarmverhalten.

Das Bild, das einem auf der zweiten Seite des Artikels gezeigt wird, ist noch Fiktion:

Aber für einige der technischen Probleme werden in dem Artikel bereits Lösungen präsentiert:

Der künstliche Muskel besteht aus zwei entgegengesetzt orientierten Schichten eines piezoelektrischen Materials.

Das Gehirn unserer Biene soll wie das natürliche Vorbild aus Schichten unterschiedlicher Komplexität aufgebaut sein. … Dazu galt es, Sensoren, eine Elektronik zur Signalverarbeitung und die Ansteuerung der Flugmuskeln zu einem kurzen, reaktionsschnellen Regelkreis zusammenzufügen.

Auf Grund solcher Überlegungen haben wir ein System namens »Kilobot« entwickelt: ein Kollektiv aus Hunderten von Robotern, jeder etwa von der Größe einer Euromünze, die sich fortbewegen, indem sie eines oder zwei ihrer drei Beinchen vibrieren lassen, und mit ihresgleichen kommunizieren. An diesen »Käfern« testen wir unsere … Modelle für emergentes Verhalten, das heißt Verhalten eines Kollektivs, das nicht unmittelbar aus dem der Individuen erschließbar ist.

Derzeit scheitert der Einsatz tatsächlicher künstlicher Bienen außer an der noch unzureichenden Miniaturisierung der Bestandteile vor allem an der Energieversorgung. Man kann aber davon ausgehen, dass diese Probleme mittelfristig gelöst werden können.

Im Artikel werden weitere Anwendungsfälle für solche miniaturisierten Systeme genannt, z.B. könnten sie in Katastrophensituationen zur Suche nach Opfern eingesetzt werden. Aber, um zum eingangs erwähnten „grey goo“-Szenario und den damit im Zusammenhang stehenden Risiken und Bedenken zurückzukommen: Wozu entwickelt man eigentlich künstliche Bienen, wenn man doch die vielfältigen Ursachen für das Bienensterben (Colony Collapse Disorder) inzwischen immer besser versteht – und nicht nur im Interesse der Bienen sondern auch in unserem eigenen Interesse so schnell es geht beseitigen sollte?

  1. Jalella
    4. November 2013, 11:08 | #1

    Sehr interessant! Vor allem, dass es mal wieder zeigt, wie engstirnig der Mensch immer noch auch Umweltveränderungen (Katastrophen) reagiert. Bienenvölker sterben aus? Kein Problem, bauen wir sie eben nach. Leider ist im ökölogischen Gleichgewicht das Bestäuben von Pflanzen nicht die einzige „Aufgabe“ von Bienen. Mal sehen, ob man es hinbekommt, dass die Robotbienen dann auch biologisch abbaubar sind und z.B. für Vögel verdaubar?! Und wenn sie dann noch prima Honig produzieren können … Wäre das dann eigentlich Bio-Honig?

  2. 5. November 2013, 13:05 | #2

    @Jalella
    Du hast Recht und das gilt für viele technische Systeme, die Lebendiges nachbilden (nachzubilden versuchen). Es wird immer nur ein Teil der Funktionalität erreicht.

    Die betreffenden Wissenschaftler erinnern mich doch sehr an den Spruch: „Wer einen Hammer hat, für den besteht die Welt aus lauter Nägeln.“

  3. 15. Dezember 2013, 12:57 | #3

    Nachdem in der Juli-Ausgabe von 2013 der oben zitierte Artikel erschienen war, gab es in der Oktober-Ausgabe einen Kommentar von Martin Behr, der zwei bemerkenswerte Gedanken enthält. Der erste bezieht sich auf eine denkbare Folge des Einsatzes künstlicher Bienen, den die Autoren völlig ausgeblendet haben, der zweite auf die mögliche Ursache des Bienensterbens, die ebenfalls von den Autoren ignoriert worden war:

    Was geschieht aber, nachdem ihre Roboterbiene im Schnabel eines Bienenfressers oder eines Wespenbussards gelandet ist? Vielleicht haben die Autoren von der Existenz dieser Arten auch keine Ahnung oder sind schon so im Wahn ihrer Massenproduktion gefangen, dass sie das für belanglos halten. Ich jedenfalls möchte mir nicht vorstellen, wie die Vögel ein paar Tage nach ihrer ersten Roboterbienenmahlzeit aussehen werden. Immerhin ist bekannt, dass jegliches Meereslebewesen, das Nahrung aufnimmt, vom Einzeller über Fische und Vögel bis zu Säugern, Kunststoffteile, die im Meer schwimmen, mit Nahrung verwechselt und frisst, was nicht selten den Tod zur Folge hat. Die beiden oben genannten Vogelarten stehen übrigens unter gesetzlichem Schutz.

    Statt an einem technischen Ersatz für Bienen zu forschen, sollten die Autoren ihre IT-Fähigkeiten besser in den Dienst der Biologie stellen und die Umwelteinflüsse, die in Gegenden herrschen, in denen die Bienen massenhaft sterben, mit statistischen Methoden untersuchen. Vielleicht kämen sie ja, wie europäische Wissenschaftler, zu dem Ergebnis, dass der Einsatz von Neonicotinoide genannten Insektiziden in der Landwirtschaft die Ursache des Bienensterbens ist. Immerhin hat die EU-Kommission inzwischen reagiert und Neonicotinoide in Europa ab dem 1.12.2013 für zwei Jahre verboten. Es wird sich zeigen, ob das Bienensterben nachlässt.

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