Las abejas robot cubiertas con crin pegajosa podrían algún día ayudar a polinizar los cultivos

Pequeños drones impulsados ​​por inteligencia artificial podrían ayudarnos a mantenernos al día con las demandas globales de cosecha, sugieren químicos japoneses

Los pequeños zánganos vestidos con crin y con una sustancia pegajosa intentaron polinizar los lirios en un laboratorio japonés. Los cuadricópteros de $ 100, que tienen solo 42 mm de ancho y pesan 14,8 g, se pueden escuchar zumbando de fondo en un cortometraje, antes de cerrarse para hacer un contacto incómodo con el objetivo.

“Por ahora, mi robot es solo una prueba de concepto”, admite Eijiro Miyako, químico del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST), Instituto de Investigación de Nanomateriales (NMR). “Simplemente llegó a nuestro conocimiento entonces. Hacemos lo mejor que podemos; lo esperamos ”, le dijo a DyN Noticias. Leer más: Animales asombrosos: cómo la vida silvestre inspira la ciencia y la tecnología

El proyecto surgió por casualidad. Hace una década, Miyako estaba investigando líquidos para su uso como conductores eléctricos. Una salida, un gel pegajoso hecho con acrílico para polimerizar una sal de imidazol, no funcionó. Se dejó en un armario de almacenamiento, en una botella sin tapa y se olvidó. Hace dos años, cuando Miyako tuvo que mudarse del laboratorio, decidió poner las cosas en orden. “Noté que los geles acumulan polvo, lo que me hizo pensar que podría funcionar para atraer el polen”. En ese momento, estaba “motivado emocionalmente” por lo que estaba sucediendo con las poblaciones de abejas. “Creo que necesitamos crear urgentemente algo para estos problemas.

“Este proyecto es el resultado de la casualidad. Nos sorprendió que después de ocho años, el gel iónico no se degradara y aún fuera tan viscoso. Los geles convencionales están hechos principalmente de agua y no se pueden usar durante mucho tiempo, por lo que decidió utilice este material de investigación “.

Las hormigas fueron los primeros sujetos de la prueba, con 30 ungidas con una gota de gel y dejadas en un frasco de tulipanes. “Después de tres días, observé cuidadosamente sus cuerpos mediante microscopía electrónica para contar el polen. Nosotros [compared] hormigas híbridas y hormigas salvajes sin geles: las hormigas híbridas tenían 1.000 veces más polen que las hormigas salvajes. “El gel también tiene un efecto de camuflaje, debido a los compuestos químicos fotocrómicos que contiene”, dice Miyako. “Estoy seguro de que las propiedades de camuflaje de este gel ayudarían a nuestros polinizadores artificiales a protegerse contra ataques enemigos, como pájaros inteligentes e insectos más grandes”.

Para ayudar a que el gel se adhiera a los drones y luego cepillar las flores, el equipo de Miyako recurrió al pelo de caballo. “El diámetro del pelo del caballo era ideal para cubrir los geles y recoger el polen. Más importante aún, la crin es un material biodegradable y ecológico. “Los robots voladores podrían transportar alrededor de 2 mg de polen en el vuelo, adheridos al pelo del caballo alineado verticalmente. Pero los drones deben manejarse con cuidado hasta las flores usando un controlador de ondas de radio.

“De hecho, controlar los polinizadores robóticos fue un trabajo muy duro para llegar con precisión a los sitios objetivo”, explicó Miyako. “Creo que alguna forma de IA, GPS y cámaras de alta resolución sería muy útil para el desarrollo de automóviles automáticos en el futuro. En particular, la IA ayudará a proporcionar información en un dron robótico. Ellos quieren [autonomously consider] algo así como explorar el camino más corto y la mayor eficiencia para la polinización. Esto debe ser útil y útil para los agricultores, ¿verdad? “

Un estudio de 2016 que analizó 18 años de datos sobre poblaciones de abejas en Inglaterra encontró que los insecticidas estaban relacionados con una disminución a largo plazo de los polinizadores. Otro documento del mismo año identificó 57 plaguicidas autorizados para su uso en la Unión Europea que son venenosos para las abejas. Mientras tanto, una cosecha mundial estimada en $ 235 mil millones a $ 577 mil millones depende de los polinizadores, reveló un informe de 2016 de la Plataforma Intergubernamental de Ciencia y Política sobre Biodiversidad y Servicios de los Ecosistemas (IPBES).

Miyako cree que el proyecto podría ayudar a contrarrestar este enorme problema al automatizar la polinización manual de cultivos. “Esperamos que los polinizadores robóticos puedan reemplazar a las abejas [to counter] el problema del declive de las abejas, pero lo que es más importante, debemos usar ambos juntos. Estos podrían causar buenos efectos sinérgicos. “

Y su equipo no es el único que intenta solucionar este problema. Los laboratorios universitarios de Sheffield, Sussex y Harvard han estado construyendo abejas robustas de varios tipos durante muchos años.

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En particular, los científicos informáticos de las universidades de Sussex y Sheffield han estado trabajando en un cerebro de abeja con IA, primero a través del Green Brain Project y ahora Brains on Board, que ve a Nvidia y Movidius como socios. El equipo creó un software que consta de miles de neuronas virtuales interconectadas para reflejar la red cerebral de una abeja real. En Green Brain, se ha enseñado a los drones a volar en los pasillos sin golpear las piezas, conectados de forma inalámbrica a una estación de trabajo base. Con Brains a bordo, la operación se llevará al mundo real donde el robot deberá navegar de forma autónoma, identificando el horizonte y evitando obstáculos. Se integrará en la placa un acelerador de CPU del tamaño de una tarjeta de crédito Nvidia.

Aparte de la IA a bordo, hay un fuerte contraste con el proyecto de Miyako.

“Nuestros drones quadcopter miden aproximadamente 40 cm por 40 cm”, dijo a DyN Noticias Thomas Nowotny, profesor de ciencias de la computación en la Universidad de Sussex. “Yo personalmente creo [Miyako’s project] es un poco ambicioso. Los drones pequeños casi no tienen componentes electrónicos a bordo, por lo que no se puede poner mucha inteligencia artificial allí. Por supuesto, las cosas están creciendo rápidamente: el tipo de potencia de procesamiento que tiene en los relojes inteligentes es mayor que en las computadoras hace 15 años. Pero aún así, es un poco exigente en estos microdrones. “

Nowotny y su equipo no buscan construir un ejército de polinizadores artificiales. Quieren construir robots voladores autónomos que tengan las mismas habilidades increíbles de navegación y aprendizaje que las abejas; los drones podrían ayudar en las operaciones de búsqueda y rescate o en la eliminación de bombas. Están interesados ​​en los cerebros de las abejas, no en sus habilidades de polinización.

“Las abejas pueden hacer ciertas cosas como la navegación autónoma en un entorno sin GPS o vigilancia”, continuó Nowotny. “Simplemente vuelan y ven el mundo y pueden regresar de forma autónoma. También pueden tomar decisiones bastante sofisticadas. Queremos replicar estas habilidades de búsqueda y rescate. El dron podría volar a un edificio inestable que no dejaría entrar el GPS, luego buscar personas y volar de regreso sin necesidad de vigilancia. “

El equipo también está trabajando en la capacidad de la abeja AI para descifrar olores y objetivos. “Podían encontrar una fuente de contaminación del aire o podían detectar explosivos; las abejas usan perfume para encontrar flores, eso nos inspiró y en Green Brain pudieron distinguir entre dos olores basándose en sensores químicos”.

Aunque los drones polinizadores podrían convertirse en realidad algún día, Nowotny dice que ya estamos “al borde de lo que se puede hacer” y que los drones aún no son tan robustos.

“El problema es que necesita muchas compensaciones, incluso si usamos los últimos controladores integrados, esperamos que nuestros modelos sean un poco lentos”.

Lea todo sobre el trabajo de Miyako en la revista Chem.

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