Future Perfect Robo-pszczoła

Układ do zapylania roślin B-droid
© Rafał Dalewski

​Populacja pszczół dramatycznie spada. To ekologiczna bolączka w skali świata, która coraz mocniej dotyka również polskich pszczelarzy. W zeszłym roku tylko w Polsce liczba tych owadów zmniejszyła się o prawie 30%. Już tracą na tym rośliny, a wkrótce możemy stracić i my. 

Pesymistyczne dane na myśl przywodzą rozważania Karola Darwina, które powtarzał Albert Einstein. Otóż prognozowali oni, że od momentu, gdy zginie ostatnia pszczoła, człowiekowi pozostaną cztery lata życia. Dr Rafał Dalewski, naukowiec z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej, uważa, że taki scenariusz jest mało prawdopodobny. Temat pszczół zgłębia od trzech lat przy okazji projektu robo-pszczoły nazwanej B-droid, pierwszej na świecie „specjalistki“ od zapylania roślin. 
 
Termin „roboto-pszczoła“ działa na wyobraźnię, ale nie jest to wynalazek wyglądający jak z filmów science fiction. Pod nazwą B-droid kryje się automatyczny układ do zapylania roślin, czyli oprogramowanie i dwie maszyny: jeżdżąca i latająca.

Poprawić ekosystem

„To nad czym pracujemy, to jest system, którego najważniejszą częścią jest program komputerowy, który umożliwi realizację różnych czynności, takich jak na przykład wyszukiwanie kwiatów. Potrafi określić co jest kwiatem, znaleźć go i do niego dotrzeć.“ – opowiada pomysłodawca projektu. Razem z zespołem specjalistów z różnych dziedzin, w tym aerodynamiki, robotyki, elektroniki, mechaniki oraz biologii, zastanawia się jak poprawić ekosystem i wspomóc zapylanie roślin.
 
„Ciekawym przykładem jest rzepak – gdy jest zapylany jedynie przez wiatr, to efektywność plonów jest mała. Natomiast gdy w pobliżu są pszczoły, wzrasta o 30%.“ – tłumaczy dr Dalewski. „Co ważne, taka zmiana zachodzi przy takiej samej ilości zapylanych kwiatów. Efektywność samego zapylania się nie zmienia, ale produkcji już tak.“ – kontynuuje. 
 
Aby zapylić rzepak uprawiany na terenie Polski potrzeba czterech milionów rodzin pszczelich. Szacuje się, że w Polsce jest ich tylko milion i tutaj pojawia się nurtujące naukowców pytanie: czy stosując sztuczne metody zapylania można wpłynąć na proces produkcji? Czy plonów będzie więcej?
 
  • B-droid © Rafał Dalewski
  • B-droid © Rafał Dalewski
    B-droid
  • B-droid © Rafał Dalewski
    B-droid
  • B-droid © Rafał Dalewski
    B-droid

Problem z zapylaniem polega na tym, że to działanie, które wymaga subtelności i precyzji owadów. Na świecie jest wiele pomysłów, na przykład w Kanadzie opatentowano specjalne szczotki do traktorów, które jednak nie sprawdziły się w praktyce. Z kolei w Chinach nadal robi się to ręcznie, za pomocą miotełek znanych już w starożytności. Jak to wygląda? Trzeba z pręcików zebrać pyłek, nie niszcząc kwiatów i przenieść go na słupek tego samego lub innego kwiatka. Ręczny proces trwa wiele godzin. A jak zrobi to B-droid? 
 
W pierwszej fazie sprawdzi, na jakim obszarze będzie funkcjonować, oraz jak daleko są jego cele, czyli kwiaty. Potem w oparciu o analizę obrazu z kamer określi położenie celów - kwiatów. Kiedy to się stanie, do pracy rusza system, który organizuje cały proces, aby wszystko odbyło się we właściwej kolejności. Następnie maszyna jedzie do pierwszego miejsca, w którym spodziewa się roślin. W trakcie jazdy określa odległość przejazdu. W międzyczasie tworzy mapę tego, co widzi, czyli oznacza wszystkie znalezione obiekty. Jeżeli wśród nich są kwiaty, budowana jest trajektoria przejazdu pędzelka do celu. Po ustaleniu trasy pędzelek ociera się o kwiatki. Potem cały proces powtarza się. Ile to trwa? Na tym etapie jeszcze długo, bo celem testów nie jest teraz szybkość, a potwierdzenie, że urządzenie działa i potrafi odnaleźć odpowiednie rośliny.
 
Dr Rafał Dalewski uważa, że najważniejszym elementem projektu jest sprawnie działające oprogramowanie, ponieważ łączy oba sposoby poruszania się maszyn. Skonstruowanie wersji latającej jest bardziej skomplikowane, ponieważ aby utrzymać B-droida w powietrzu potrzebne jest bardzo dużo energii i po krótkim locie trzeba wymienić akumulator. Drugi problem jest taki, że B-droid porusza się po przestrzeni trójwymiarowej, która wymaga określenia bardzo precyzyjnej mapy. To wszystko jeszcze przed naukowcami, którzy zadowalający test zrobili jeżdżąc po polu rzepaku.
 
Jeżeli wszystko pójdzie zgodnie z planem projekt przejdzie do kolejnej fazy testów.

Czy Darwin z Einsteinem mieli rację?

Maszyna może stać się przydatna również dla hodowców pozyskujących nowe odmiany roślin. Istotna wydaje się także w temacie dawkowania środków ochrony roślin. W praktyce chodzi o to, by spryskiwana była tylko roślina, a nie jej otoczenie. Takie rozwiązanie będzie wygodą między innymi dla sadowników.
 
W przyszłości autorzy projektu widzą zastosowanie również w ratownictwie, szczególnie w kontekście urządzenia latającego. Możliwe, że okaże się pomocne na przykład podczas pożaru. Zamiast strażaka będzie można wysłać „pszczołę“, która rozpozna teren i stopień zagrożenia.
 
System jest jeden, ale rozwiązań może być wiele. Urządzenie ma „oczy“, nośnik, które je przenosi, a także software, który potrafi zinterpretować sytuację.
 
I na koniec pozostaje pytanie: czy Darwin z Einsteinem mieli rację? Czy nie poradzimy sobie bez pszczół? „Przed wgłębieniem się w temat, wydawało mi się, że ta zależność jest większa. Okazuje się, że jest istotna, ale to raczej mało prawdopodobne, że bez pszczół ludzkość wyginie. Może jednak okazać się, że wiele produktów nie dotrze na nasze stoły, ponieważ ich produkcja stanie się zbyt droga lub będą kosztować znacznie więcej niż dziś, a wpływ niedoboru pszczół w lokalnych ekosystemach wywoła trudne do określenia i daleko idące zmiany. Szkody będą kosztowne i trudne do określenia – tym samym musimy zrobić wszystko, co możliwe, aby utrzymać i odtwarzać populację owadów zapylających, pamiętając jednocześnie o technicznych alternatywach dla procesu zapylania. Stopień zaawansowania technicznego współczesnego rolnictwa jest tak daleko posunięty, że użytkownicy powinni poradzić sobie z obsługą urządzeń do zapylania roślin.“ – pociesza Rafał Dalewski.