Les chercheurs utilisent le big data et les technologies intelligentes pour améliorer les conditions des abeilles et guider les apiculteurs.
Grâce à un « ping » électronique, le professeur Dirk de Graaf reçoit une alerte sur son smartphone. Il s’agit d’un message provenant d’une ruche en difficulté.
De Graaf, professeur de physiologie biomédicale et de physiologie des insectes et directeur du laboratoire d’entomologie moléculaire et de pathologie des abeilles à l’université de Gand, en Belgique, a passé les cinq dernières années à développer un système de collecte de données pour les ruches qui, espère-t-il, pourra considérablement améliorer les taux de survie.
Ruches intelligentes
Dans le cadre d’une initiative de recherche à l’échelle européenne, le B-BIEN Dans le cadre du projet, de Graaf et une équipe de chercheurs de 13 pays européens ont uni leurs forces entre la mi-2019 et novembre de l’année dernière pour explorer comment les nouvelles technologies pourraient contribuer à soutenir à la fois la santé des abeilles et la durabilité de l’apiculture.
Les chercheurs ont créé un système de surveillance qui permet d’identifier les problèmes dans une ruche et de donner des conseils personnalisés à l’apiculteur sur la manière d’intervenir. Ce système est un allié potentiellement crucial pour les apiculteurs, dont le nombre est estimé à 615 000 dans le monde. UE en 2021.
Ils ont mis au point un peigne numérique, un circuit imprimé mince équipé de divers capteurs autour desquels les abeilles construisent leurs rayons. Plusieurs de ces capteurs dans chaque ruche peuvent ensuite transmettre des données aux chercheurs, permettant ainsi un suivi en temps réel.
L’étape suivante consistait à déterminer la meilleure façon d’interpréter les données. « Le défi consistait à déterminer quels paramètres contribuaient le plus à l’état de santé d’une colonie », a déclaré M. de Graaf.
Pendant trois saisons, l’équipe a surveillé près de 400 colonies, réparties dans les 13 pays participants, ce qui leur a permis de construire des algorithmes pour aider à interpréter les données recueillies par les peignes numériques.
« Il s’avère que le poids est un bon indicateur de la survie d’une colonie pendant l’hiver », a déclaré de Graaf. « Grâce à notre technologie, nous pouvons désormais identifier les colonies qui ont besoin d’une intervention. Ces informations sont ensuite communiquées aux apiculteurs via des alertes personnalisées accompagnées d’instructions spécifiques. »
Apiculture à la pointe de la technologie
Les abeilles sont une espèce clé, indispensable à la pollinisation des plantes sauvages et de nombreuses cultures vivrières, notamment le chocolat, le café, les tomates et les myrtilles. On estime qu’environ quatre espèces de plantes cultivées et de fleurs sauvages sur cinq en Europe dépendent, au moins dans une certaine mesure, de la pollinisation par les insectes.
Pourtant, le nombre de pollinisateurs sauvages en Europe et dans le monde diminue rapidement en raison de l’impact combiné du changement climatique, de la perte d’habitat et de l’utilisation généralisée de pesticides. Liste rouge européenneles populations d’environ une espèce d’abeilles, de papillons et de syrphes sur trois sont menacées. Pour de Graaf, les effets des pesticides sont particulièrement néfastes.
« Très souvent, les abeilles ne meurent pas immédiatement lorsqu’elles sont exposées aux pesticides, mais elles développent des problèmes de mémoire et finissent par ne plus retourner à leur ruche », explique de Graaf.
La collecte automatique de données sur les ruches est déjà utilisée par certains apiculteurs, principalement des jeunes férus de technologie. L’objectif est désormais de promouvoir l’utilisation de ces outils dans l’ensemble de la communauté apicole, ce qui permettra une collecte de données à plus grande échelle. À cette fin, les chercheurs travaillent en étroite collaboration avec l’ Partenariat européen pour les abeillesune plateforme européenne de gestion des données et de la santé des abeilles créée en 2017.
« Si davantage d’apiculteurs s’appuyaient sur ce système, cela changerait complètement la donne ; cela nous aiderait à considérer la santé des abeilles sous un angle différent », a déclaré de Graaf.
La technologie développée pourrait également aider les apiculteurs à planifier les futures ruches. L’équipe de B-GOOD a utilisé les données pour créer des paysages virtuels qui prédisent la façon dont une ruche réagira à certaines conditions environnementales. « Cela fonctionne un peu comme un simulateur de vol, mais pour les apiculteurs », a déclaré M. de Graaf.
Le financement continu de l’UE permettra aux chercheurs de B-GOOD de poursuivre leurs précieux travaux grâce à MEILLEUR-B initiative de recherche qui se poursuivra jusqu’en mai 2027.
Vue intérieure
Le professeur Thomas Schmickl, professeur de zoologie à l’Université de Graz, en Autriche, a également passé les cinq dernières années à explorer l’utilisation de technologies de pointe pour soutenir la santé des abeilles dans le cadre d’une autre initiative de recherche appelée HIVÉOPOLIS qui s’est déroulé de 2019 à mars de cette année.
Schmickl est le fondateur de l’Artificial Life Lab (ALL) de l’Université de Graz, un laboratoire de recherche international et interdisciplinaire qui mène des recherches dans les domaines de l’intelligence en essaim, de l’auto-organisation, de la robotique en essaim et des algorithmes d’inspiration biologique.
Une grande partie du travail effectué au ALL consiste à s’inspirer de la nature pour éclairer les progrès de la robotique. Dans HIVEOPOLIS, les chercheurs inversent cette tendance et examinent plutôt comment les progrès de la robotique pourraient aider à soutenir la nature. Schmickl appelle ce concept piratage de l’écosystème.
« Les abeilles sont extrêmement puissantes. Si vous les soutenez, vous soutenez l’environnement qui les entoure », a déclaré Schmickl. « La pollinisation ne peut être maintenue qu’avec l’aide des abeilles. »
Il souligne qu’en cas de diminution de la pollinisation par les insectes, les rendements des agriculteurs diminueront, ce qui entraînera une hausse des prix des denrées alimentaires. Cette situation, à son tour, exercera une pression sur les agriculteurs pour qu’ils adoptent des méthodes agricoles intensives, néfastes pour l’environnement, qui entraîneront un déclin supplémentaire des populations d’insectes. C’est un cercle vicieux.
Comme l’équipe B-GOOD, les chercheurs d’HIVEOPOLIS ont développé une ruche numérique équipée de capteurs. En mesurant les températures à différents points de la ruche, les chercheurs peuvent cartographier efficacement ce qui se passe à l’intérieur.
Cela permet par exemple aux apiculteurs de savoir où se trouve le couvain dans la ruche, ce que l’on appelle le nid à couvain. Les apiculteurs peuvent alors ouvrir la ruche sans déranger la zone sensible du nid à couvain.
Rester au chaud
Mais les peignes numériques d’HIVEOPOLIS ne sont pas que des capteurs ; ils peuvent être activés pour chauffer certaines parties d’une ruche, ce qui, selon Schmickl, pourrait faire une différence majeure dans les taux de survie.
« De nombreuses colonies d’abeilles meurent en hiver », explique-t-il. « Elles ont besoin de miel pour survivre, mais parfois ces réserves sont hors de portée, et les abeilles meurent de froid en essayant de les atteindre. » En aidant à garder les abeilles au chaud pendant l’hiver, les apiculteurs peuvent augmenter le taux de survie des colonies.
« C’est la première fois que nous pouvons modifier la température depuis l’intérieur du peigne, en envoyant directement la commande via Internet. Personne n’a jamais fait cela auparavant », a-t-il déclaré.
Au début, on ne savait pas comment les abeilles réagiraient à cette technologie. Des expériences ont cependant confirmé que non seulement les colonies ont réagi positivement, mais que l’intelligence de l’essaim réagit aux changements de température en réduisant la production de chaleur des abeilles, ce qui les aide à économiser de l’énergie.
Les abeilles dansantes
Inspirée par les travaux du chercheur autrichien Karl von Frisch, l’équipe HIVEOPOLIS a également étudié la possibilité de communiquer avec les abeilles d’une manière particulièrement originale.
En 1973, von Frisch a reçu le prix Nobel pour ses travaux sur le déchiffrement de la danse frétillante des abeilles, une danse utilisée par les abeilles pour communiquer l’emplacement des sources de nourriture.
Il a postulé que l’angle de la ruche, la forme de la danse et la vitesse du mouvement de fredonnement s’associaient pour indiquer la direction et la distance de la source de nourriture. Ce type de communication par le mouvement semble unique dans le monde des insectes et constitue une source de fascination pour les chercheurs.
Le Dr Tim Landgraf, professeur d’intelligence artificielle et collective à la Freie Universität de Berlin en Allemagne, l’un des partenaires d’HIVEOPOLIS, a développé davantage travaux antérieurs Cela impliquait le développement d’une abeille danseuse robotisée, RoboBee, et a fourni les premières indications selon lesquelles les abeilles pourraient être disposées à suivre l’exemple d’un partenaire numérique.
Dans HIVEOPOLIS, le laboratoire de recherche de Landgraf a créé un système permettant d’observer les danses réelles des abeilles et de les traduire sur une carte afin de les analyser de plus près.
En fin de compte, l’équipe HIVEOPOLIS pense qu’un tel robot pourrait potentiellement guider les abeilles vers des sites de recherche de nourriture sûrs et loin des zones dangereuses, telles que les sites contaminés par des pesticides ou des maladies. Mais ils veulent d’abord mieux comprendre la danse.
Schmickl espère que les apiculteurs feront bon usage du travail effectué : « Nous avons les prototypes, il appartient maintenant au marché libre d’utiliser ces technologies à plus grande échelle. »
Cet article a été initialement publié dans Horizon le magazine de la recherche et de l’innovation de l’UE.