همکاری زنبورها و هوش مصنوعی: زنبورها آلودگی را ردیابی می کنند و تنوع زیستی را افزایش می دهند

زمانی که کارل ونر به مزرعه خود در دریاچه  کلامت (Upper Klamath Lake) در کوه های جنوب اورگان نگاه می کند، منظره ای در حال گذار می بیند. او و شرکایش بخشی از مزارع جو خود را به تالاب‌هایی در امتداد ساحل دریاچه تبدیل کردند تا رواناب را فیلتر کرده و کیفیت آبی را که در نهایت به رودخانه کلامت بازمی‌گردد، محافظت کنند. این رودخانه به اقیانوس آرام در سواحل کالیفرنیا می‌ریزد. این پروژه بخشی از یک تلاش بزرگتر برای پاکسازی رودخانه، حذف سدها و بازگرداندن ماهی آزاد است.

در مزارع Lakeside، این تحول توسط منبع اطلاعات شگفت انگیزی هدایت می شود: گرده ای که توسط ده ها هزار زنبور عسل جمع آوری شده است. یک شرکت نوپا بلژیکی به نام BeeOdiversity، وینر را که یک زنبوردار نیز هست، استخدام کرد تا در یک بررسی در حوضه رودخانه کلامت کمک کند. هر کلونی، با 50000 زنبور عسل، گرده را در مساحتی بیش از دو مایل مربع جمع آوری می کند و سالانه تا 4 میلیارد نمونه ریز جمع آوری می کند. داده های حاصل از آن تصویری واضح و دقیق از پوشش گیاهی و آلودگی موجود در محیط ایجاد می کند.

وینر می‌گوید: «من نمی‌دانستم کاری که می‌خواهند انجام دهند چیست.» «من فکر کردم خوب، به نظر جالب می رسد، به درک ، من آن را امتحان خواهم کرد. و بعد آنها شروع به ارسال داده ها به من کردند، و بعد وای خدای من!! این چیز شگفت انگیزی است.

داده های زنبورها گیاهان بومی کمیابی را که وینر نمی دانست وجود دارد، و همچنین گونه های مهاجمی را که برای ایجاد تعادل باید حذف می شدند، آشکار کرد.

کشاورزان در میان تعداد فزاینده ای از ذینفعان سیستم منحصر به فرد جمع آوری داده های BeeOdiversity هستند. این شرکت اکنون در 20 کشور مشتری دارد. در اروپا، شرکت‌های آب و برق عمومی و شرکت‌های بطری آب مانند نستله از این سیستم برای نظارت و محافظت از منابع آب معدنی استفاده می‌کنند. مشتریان صنعتی از زنبورها برای بررسی انطباق با مقررات و نظارت بر محیط زیست برای حفظ خاک و تنوع زیستی استفاده می‌کنند.

با تخصص و ابزارهایی که توسط مایکروسافت و اکسنچر به اشتراک گذاشته شده است، این شرکت چیزی را که BeeOimpact می نامد توسعه داده است، سیستمی که از یادگیری ماشین برای استخراج داده ها در مناطق بسیار بزرگتر استفاده می کند. این روش تأثیر یک فعالیت را بر تنوع زیستی محلی ارزیابی می کند. BeeOdiversity اکنون اولین مشتریان خود را برای این پلتفرم دارد. با استفاده از  ابر Azure، از یادگیری ماشینی در Azure Data Factory برای شناسایی مناطقی استفاده می کند که ممکن است غلظت سموم دفع آفات در آنها بالا باشد. این مزایای داده های جمع آوری شده توسط زنبورها را به مناطق بسیار وسیع تری با هزینه بسیار کمتر می رساند.

نجات زنبورها، همکاری زنبورعسل با هوش مصنوعی

باخ کیم نگون، یکی از بنیانگذاران BeeOdiversity، رساله دکترای خود را در مورد دلایل فروپاشی کلونی های زنبور که یک مشکل جهانی است، نوشت. علل این امر شامل استفاده از آفت کش ها، از دست دادن زیستگاه و افزایش آسیب پذیری در برابر آفات و بیماری ها است. پس از پایان تحصیلاتش، نگون نجات زنبورها را به ماموریت زندگی خود تبدیل کرد.

او می گوید که همیشه در مورد این حشرات اجتماعی پرشور بوده و کلونی زنبور را به عنوان یک ابرارگانیسم توصیف می کند. هر یک از 50000 زنبور در یک کلونی نقش خاصی دارند و همه با هم برای حمایت از کندو کار می کنند. او می‌گوید: «آنها الگوی خوبی برای ما هستند».

زنبورها برای ما نیز ضروری هستند. طبق اعلام سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، از میان 100 گونه گیاهی که 90 درصد غذا را در سراسر جهان تامین می کنند، 71 مورد توسط زنبورها گرده افشانی می شوند،

نگون سیستمی را اختراع کرد که هنگام بازگشت زنبورهای کارگر به کندو، کمی گرده از آنها جدا می کند. این مقدار برای تحقیق کافی است، اما نه آنقدر که زنبورها را از مواد مغذی محروم کند. BeeOdiversity با استفاده از تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی و مدل های هوش مصنوعی برای برقراری برخی همبستگی ها بین نتایج، می تواند بیش از 500 آفت کش و فلزات سنگین را شناسایی کند، و همچنین گیاهان موجود در منطقه را شناسایی کند.

پس از تجزیه و تحلیل داده ها، دانشمندان BeeOdiversity به مشتریان و ذینفعان توصیه می کنند تا استفاده از آفت کش ها را کاهش دهند و محیط زیست کلی را بهبود بخشند. نگون می‌گوید: «به این ترتیب، ما روی عواملی مانند تنوع زیستی و آلودگی کار می‌کنیم. و در پایان، زنبورها را نجات می دهیم.»

BeeOdiversity از زمان تأسیس در سال 2012، جوایز متعددی از جمله بورس تحصیلی Ashoka، بودجه تحقیقاتی از اتحادیه اروپا را دریافت کرده است و در برنامه های Share AI و Entrepreneurship for Positive Impact Accelerator مایکروسافت قرار دارد. BeeOdiversity همچنین برای برنامه AB InBev 100+ Accelerator انتخاب شد.

به عنوان بخشی از این برنامه، غول نوشیدنی AB InBev و BeeOdiversity در یک پروژه آزمایشی در نزدیک منطقه تولید هاپ AB InBev در نزدیکی جورج، در ساحل جنوبی آفریقای جنوبی همکاری می کنند.

آلیسا جوست، مدیر پایداری آفریقا برای AB InBev، می گوید که این تنها مکان در قاره است که می توان هاپ را برای آبجو در آن پرورش داد. گیاهان مهاجم مانند درختان کاج، اقاقیا سیاه و اکالیپتوس تا 60 درصد بیشتر از گونه های بومی در منطقه ای که آب کمیاب است، آب مصرف می کنند. او می گوید که بیش از 10 سال است که AB InBev با صندوق جهانی حیات وحش آفریقای جنوبی همکاری می کند تا مناطقی از این گونه ها را برای محافظت از منابع آبی ارزشمند و احیای گونه های بومی پاکسازی کند.

BeeOdiversity به عنوان بخشی از پروژه آزمایشی خود با AB InBev، از داده های جمع آوری شده از شش کلونی زنبور برای ارزیابی تأثیر حذف گونه های مهاجم و همچنین وجود آفت کش ها در محیط استفاده می کند. زنبورها گرده را در مزارع و ذخایر طبیعی اطراف جمع آوری می کنند. BeeOdiversity همچنین از تجزیه و تحلیل DNA برای ارزیابی خاک در منطقه استفاده می کند.

جوست می گوید: «اطلاعات حاصل از نمونه برداری خاک و همچنین تجزیه و تحلیل گرده و تنوع زیستی نشان می دهد که ابتکارات پاکسازی ما تا چه حد در احیای تنوع زیستی و سلامت خاک موفق بوده است. این پایه ای را تشکیل می دهد که بر اساس آن می توانیم برای آینده تصمیم گیری کنیم.»

هوش مصنوعی ارزش داده ها را گسترش می دهد

میشائل ون کاتسم، مدیرعامل و یکی از بنیانگذاران BeeOdiversity، می گوید که این شرکت استفاده از نسخه بتا نرم افزار BeeOimpact خود را آغاز کرده است. این سیستم از هوش مصنوعی برای استخراج داده ها به مناطق بسیار وسیع تر برای ارزیابی محیط زیست با هزینه بسیار پایین تر استفاده می کند.

BeeOdiversity داده ها را از صدها هزار هکتار در سراسر اروپا جمع آوری کرده است. با استفاده از نرم افزار جدید، می تواند از تصاویر ماهواره ای و سایر فناوری های نقشه برداری برای مشاهده محصولات و صنایع موجود در یک منطقه و تخمین آفت کش ها و گیاهانی که احتمالاً وجود دارند استفاده کند. ون کاتسم می گوید، آزمایش اولیه نرم افزار حدود 80 درصد دقت را نشان می دهد.

او می‌گوید: «از طریق این پلتفرم، ما نتایج را ظرف یک ثانیه در اختیار آنها قرار می‌دهیم. این به آنها امکان می دهد تا به سرعت و با هزینه بسیار کم از چندین سایت غربالگری کنند. سپس می توانند بر روی مناطق پرخطر تمرکز کنند و در صورت تمایل از سیستم BeeOmonitoring برای دقت بیشتر استفاده کنند.»

یکی از اولین مشتریان بایودایورسیتی De Watergroep بزرگترین شرکت آب در فلاندرز، بخش شمالی فلاندری زبان بلژیک بود. این شرکت حدود هشت سال است که از کلونی های زنبور برای تجزیه و تحلیل مناطق اطراف نقاط استخراج آب زیرزمینی خود استفاده می کند.

این سازمان امسال پلتفرم BeeOimpact با قدرت هوش مصنوعی را امتحان می کند. De Watergroep دارای 86 کارخانه استخراج آب زیرزمینی در سراسر کشور و همچنین پنج کارخانه آب سطحی است. این شرکت به بیش از 3 میلیون مشتری خدمات می دهد.

سایمون سیکس، مدیر تیم منابع آب می‌گوید: «ابزاری که آنها با مایکروسافت توسعه می‌دهند برای ما جالب است. ما می‌توانیم زمینه‌های خود را اولویت‌بندی کنیم و بگوییم، خطر احتمالاً در آن منطقه‌ای که کندو نداریم بسیار بالا خواهد بود، و سپس می‌توانیم کندوها را به آنجا منتقل کنیم و تجزیه و تحلیل دقیق‌تر آب را برای شناسایی خطرات خاص برنامه‌ریزی کنیم.»

سیکس می‌گوید که داده‌ها تنها یکی از جنبه‌های مهم ارزش ارائه شده توسط BeeOdiversity هستند.

«رویکرد BeeOdiversity بسیار مفید است، زیرا آنها نظارت می کنند، آفت کش ها را تجزیه و تحلیل می کنند و همچنین خواص محصولاتی را که پیدا می کنند بررسی می کنند – آیا برای آب زیرزمینی خطرناک است یا خیر؟ و گام سوم مدیریت ذینفعان است.»

در این مرحله آخر، یک کارشناس زراعت از BeeOdiversity داده ها را به کشاورزان و شهروندان از روستاها و شهرهای اطراف ارائه می کند.

“ما می‌بینیم که اگر بگویید “سلام، ما محیط زیست را با زنبورها نظارت می‌کنیم”، مردم واقعاً علاقه مند هستند، “و زنبورها به ما چه می‌گویند؟ داده‌های عینی گفتگو را آغاز می‌کنند، و خب، زنبورها دروغ نمی‌گویند.”

نگوین می‌گوید که رویکرد BeeOdiversity کمک به کشاورزان برای اتخاذ تکنیک‌های پایدار بدون صرف هزینه بیشتر است.

او می‌گوید: «یک عملیات کشاورزی متعارف نمی‌تواند در یک سال تغییر کند. “بنابراین اولین چیزی که ما می گوییم این است که آفت کش را در اواخر عصر اعمال کنید. به این ترتیب، افراد نزدیک در حال کباب کردن در بیرون نیستند. گرده افشان ها پرواز نمی کنند و تأثیر کمتر از قبل است.

او می‌گوید: “سپس، بیشتر اوقات، آنها می‌گویند، قدم بعدی چیست؟” «ایده برای ما این است که به آنها جایگزین بدهیم. گاهی اوقات هنوز مواد شیمیایی است، اما با تأثیر و سمیت کمتر از قبل. پس از آن ما وارد مدیریت تلفیقی آفات می شویم و پس از آن، در صورت تمایل، به ارگانیک.

نگوین می‌گوید: «ایده این است که نه تنها روی محیط زیست، بلکه روی مدل کسب‌وکار نیز کار کنیم و ارزش خلق کنیم.

برای کارل ونر در کلامث فالز، داده‌های جمع‌آوری شده توسط زنبورها در حال حاضر تأثیر دارند. کارهای احیای مزارع Lakeside بخشی از یک پروژه بزرگتر برای بازگرداندن ماهی آزاد به رودخانه Klamath است – بزرگترین پروژه حذف سد در جهان در آنجا در حال انجام است. ماهی آزاد برای رشد به آب تمیز و روان نیاز دارد.

از آنجایی که ونر و شرکایش از نتایج مطالعه بزرگتر دو ساله که در سال 2020 آغاز شد بسیار تحت تأثیر قرار گرفتند، برای کمک مالی دیگری از BeeOdiversity برای تجزیه و تحلیل داده ها به طور خاص در مزارع Lakeside که حدود 400 هکتار وسعت دارد، درخواست دادند تا تأثیر تالاب هایی را که ایجاد کرده بودند، تعیین کنند.

بنیاد Weeden، که اولین نظرسنجی BeeOdiversity را در این منطقه تأمین مالی کرد، موافقت کرد که از کمک مالی دوم حمایت کند. این پروژه همچنین توسط بنیاد خانواده Clif پشتیبانی می شود. از ابتدای سال، زنبورها در حال جمع آوری داده هایی هستند که به هدایت تلاش های مزارع Lakeside برای پایدار و مسئولیت پذیر بودن محیط زیست کمک می کند.

ونر می‌گوید، تالاب احیا شده قبلاً نتایج مثبتی به همراه داشته است. کاهش “باورنکردنی” در فسفری که به دریاچه سرازیر می شود وجود داشت و او می گوید این به لطف گیاهان تالاب است. مزارع Lakeside نیز در طول سه سال آینده به کشت جو ارگانیک روی خواهد آورد. ونر می گوید که این می تواند منجر به افزایش 50 درصدی ارزش محصول شود. بنابراین این تغییرات هم از نظر اقتصادی منطقی هستند و هم به احیای گسترده تر حوضه رودخانه Klamath کمک می کنند.

او می‌گوید: «این تقریباً یک تک کشت جو بود. “حالا انواع مختلفی از گیاهان در آنجا رشد می کنند و ما می توانیم آنها را با زنبورها نظارت کنیم. من همچنین زنبورها را در آنجا می خواهم زیرا بسیاری از گیاهانی که به عنوان غذای پرندگان آبزی مهم هستند توسط حشرات گرده افشانی می شوند. ما همچنین به کاهش آلاینده ها و آفت کش ها علاقه مندیم.

او می‌گوید: «زنبورها به ما کمک می‌کنند تا به طور عینی تعیین کنیم که چه چیزی در آنجا وجود دارد، و سپس می‌توانیم اقدام کنیم. “اطلاعات مفیدی زیادی وجود دارد که می توانیم از آنها جمع آوری کنیم.”