Les réplicants d’abeilles robotiques s’installent sur la reine sans méfiance d’une ruche. Mais contrairement aux réplicants rebelles du thriller de science-fiction Blade Runner de 1982, ceux-ci sont là pour travailler.
Combinant la robotique miniature, l’intelligence artificielle (IA) et l’apprentissage automatique, le plan est que les abeilles robotisées stimulent la ponte chez la reine, par exemple en la nourrissant avec les bons aliments au bon moment.
Survivre et prospérer
« Nous prévoyons d’affecter tout un écosystème en interagissant avec un seul animal, la reine », a déclaré le Dr Farshad Arvin, roboticien et informaticien à l’Université de Durham au Royaume-Uni. « Si nous pouvons maintenir des activités comme la ponte au bon moment, nous nous attendons à avoir des couvées plus saines et des colonies plus actives et plus saines. Cela améliorera alors la pollinisation. »
Pendant que cela se passe au-dessus de la surface, les racines de robots qui peuvent s’adapter et interagir avec de vraies plantes et champignons travaillent dur sous terre. Là, les plantes et leurs partenaires fongiques forment de vastes réseaux.
Ces abeilles et racines robotiques sont développées par deux projets. Les deux initiatives examinent comment des versions artificielles d’êtres vivants essentiels au maintien des écosystèmes peuvent aider les organismes réels et leur environnement à survivre et à prospérer, tout en garantissant que la nourriture pour les gens reste abondante.
Cela pourrait être crucial pour l’avenir à long terme de la planète, en particulier avec de nombreuses espèces actuellement confrontées à un déclin brutal de leur population en raison de menaces telles que la perte d’habitat, la pollution et le changement climatique.
L’une des espèces à risque est l’abeille domestique, une espèce clé de la pollinisation par les insectes nécessaire à 75 % des cultures destinées à l’alimentation humaine dans le monde.
Digne d’une reine
Le projet RoboRoyale dirigé par Arvin combine des technologies microrobotiques, biologiques et d’apprentissage automatique pour favoriser le bien-être de la reine des abeilles.
Un aspect unique de RoboRoyale est qu’il se concentre uniquement sur la reine plutôt que sur l’ensemble de la colonie, selon Arvin. Il a déclaré que l’idée est de démontrer comment le soutien d’un seul organisme clé peut stimuler la production dans l’ensemble de l’environnement, affectant potentiellement des centaines de millions d’organismes.
Le système multi-robot, que l’équipe espère commencer à tester dans les mois à venir, apprendra au fil du temps comment toiletter la reine pour optimiser sa ponte et sa production de phéromones – des parfums chimiques qui influencent le comportement de la ruche.
Le système est déployé dans des ruches d’observation en verre artificiel en Autriche et en Turquie, les réplicants d’abeilles étant conçus pour remplacer les soi-disant abeilles de cour qui interagissent normalement avec la reine.
Aliments pour les couvées
L’un des objectifs est que les abeilles robots puissent potentiellement stimuler la ponte en fournissant à la reine des aliments spécifiques riches en protéines au bon moment pour stimuler cette activité. À son tour, un avantage attendu est qu’une augmentation résultante des abeilles et des vols de butinage signifierait une pollinisation plus forte de l’écosystème environnant pour soutenir la croissance des plantes et des animaux.
Le système permet à six à huit abeilles robotiques de la cour, certaines équipées de microcaméras, d’être dirigées à l’intérieur d’une ruche d’observation par un contrôleur qui leur est attaché depuis l’extérieur. L’objectif final est de rendre les robots abeilles totalement autonomes.
Auparavant, l’équipe de RoboRoyale avait observé des reines d’abeilles dans plusieurs ruches à l’aide de caméras haute résolution et d’un logiciel d’analyse d’images pour mieux comprendre leur comportement.
L’équipe a capturé plus de 150 millions d’échantillons des trajectoires des reines à l’intérieur de la ruche et des images détaillées de leurs interactions sociales avec d’autres abeilles. Il analyse actuellement les données.
Une fois que le système robotique complet aura été suffisamment testé, les chercheurs de RoboRoyale espèrent qu’il favorisera la compréhension du potentiel de la technologie bio-hybride non seulement chez les abeilles mais aussi dans d’autres organismes.
« Cela pourrait conduire à un nouveau type de technologie durable qui a un impact positif sur les écosystèmes environnants », a déclaré Arvin.
Toile large en bois
L’autre projet, I-Wood, explore un type très différent de réseau social, un réseau souterrain.
Les scientifiques de l’Institut italien de technologie (IIT) de Gênes étudient ce qu’ils appellent le Wood Wide Web. Il se compose de racines de plantes reliées les unes aux autres par un réseau symbiotique de champignons qui leur fournissent des nutriments et les aident à partager les ressources et à communiquer.
Pour mieux comprendre ces réseaux et trouver des moyens de stimuler leur croissance, I-Wood développe des racines robotiques douces et changeantes qui peuvent s’adapter et interagir avec de vraies plantes et champignons. L’idée est qu’une racine de plante robotisée utilise une imprimante 3D miniaturisée dans sa pointe pour lui permettre de croître et de se ramifier, couche par couche, en réponse à des facteurs environnementaux tels que la température, l’humidité et les nutriments disponibles.
« Ces technologies contribueront à accroître les connaissances sur la relation entre les symbiotes et les hôtes », a déclaré le Dr Barbara Mazzolai, roboticienne de l’IIT qui dirige le projet.
L’équipe de Mazzolai possède une serre où elle fait pousser des plants de riz inoculés avec des champignons. Jusqu’à présent, les chercheurs ont examiné séparément la croissance des racines et des champignons.
Bientôt, ils prévoient de fusionner leurs découvertes pour voir comment, quand et où l’interaction entre les deux se produit et quelles molécules cela implique.
Les résultats peuvent ensuite être utilisés par les robots d’I-Wood pour aider la symbiose naturelle entre les champignons et les racines à fonctionner aussi efficacement que possible. L’équipe espère commencer à expérimenter des robots dans la serre d’ici la fin de cette année.
Les racines robotiques peuvent être programmées pour se déplacer de manière autonome, aidées par des capteurs dans leurs pointes, selon Mazzolai. Comme la façon dont les vraies racines ou les vers de terre se déplacent sous terre, ils chercheront également des passages plus faciles à traverser en raison d’un sol plus mou ou moins compact.
Ajustements du commerce
Mais il y a des défis à combiner la robotique avec la nature.
Par exemple, les abeilles sont sensibles aux objets étrangers dans leur ruche et peuvent les enlever ou les enduire de cire. Cela rend difficile l’utilisation d’éléments tels que les balises de suivi.
Les abeilles sont cependant devenues plus réceptives après que l’équipe a peaufiné des éléments des étiquettes tels que leur revêtement, leurs matériaux et leur odeur, selon Arvin de RoboRoyale.
Malgré ces défis, Arvin et Mazzolai pensent que la robotique et l’intelligence artificielle pourraient jouer un rôle clé dans le maintien des écosystèmes et de l’environnement à long terme. Pour Mazzolai, l’attrait réside dans le potentiel des technologies à offrir une analyse plus approfondie des interactions peu comprises entre les plantes, les animaux et l’environnement.
Par exemple, le réseau souterrain de racines de plantes et de champignons étant considéré comme crucial pour maintenir des écosystèmes sains et limiter le réchauffement climatique en bloquant le carbone, les racines robotiques du projet peuvent aider à faire la lumière sur la manière dont nous pouvons protéger et soutenir ces processus naturels.
« Le biomimétisme dans la robotique et la technologie jouera un rôle fondamental dans la sauvegarde de notre planète », a déclaré Mazzolai.
Plus d’information:
Robo Royal : cordis.europa.eu/project/id/964492