연구자들은 빅 데이터와 스마트 기술을 사용하여 꿀벌의 환경을 개선하고 양봉가들에게 지침을 제공하고 있습니다.

전자 "핑"으로 Dirk de Graaf 교수는 스마트폰으로 알림을 받습니다. 위험에 처한 벌집에서 온 메시지입니다.

벨기에 겐트 대학의 생물의학 생리학 및 곤충 생리학 교수이자 분자곤충학 및 꿀벌병리학 연구실장인 드 그라프는 지난 5년간 벌집에 대한 데이터 수집 시스템을 개발해 왔으며, 이를 통해 생존율을 크게 향상시킬 수 있기를 바라고 있습니다.

스마트 벌집

유럽 ​​전역의 연구 이니셔티브인 B-GOOD 프로젝트 의 일환으로  , 드 그라프와 13개 유럽 국가의 연구자 팀은 2019년 중반부터 작년 11월까지 힘을 합쳐 새로운 기술이 꿀벌  의 건강과 양봉의 지속 가능성을 모두 지원하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 연구했습니다   .

 연구자들은 벌집의 문제를 파악하고 양봉가에게 개입 방법에 대한 맞춤형 조언을 제공할 수 있는 모니터링 시스템을 만들었습니다. 이 시스템은 2021년 EU 에 약 615,000명이 있었던 양봉가에게 잠재적으로 중요한 동맹입니다. 

그들은 디지털 빗을 개발했습니다. 다양한 센서가 장착된 얇은 회로 기판으로, 벌들이 빗을 짓습니다. 각 벌집에 있는 이 중 여러 개는 연구자에게 데이터를 전송하여 실시간 모니터링을 제공할 수 있습니다.

다음 단계는 데이터를 가장 잘 해석하는 방법을 알아내는 것이었습니다. "과제는 어떤 매개변수가 군집의 건강 상태에 가장 큰 영향을 미치는지 파악하는 것이었습니다."라고 de Graaf는 말했습니다.

연구팀은 3개 시즌 동안 13개 참여국에 걸쳐 약 400개의 군체를 모니터링하여 디지털 빗으로 수집한 데이터를 해석하는 알고리즘을 구축했습니다.

"무게는 겨울에 군집이 살아남을지 여부를 알려주는 좋은 지표라는 것이 밝혀졌습니다."라고 드 그라프는 말했습니다. "우리의 기술을 사용하면 이제 개입이 필요한 군집을 식별할 수 있습니다. 그런 다음 특정 지침이 포함된 맞춤형 알림을 통해 양봉가에게 전달됩니다."

기술에 정통한 양봉

꿀벌은 야생 식물 과 초콜릿, 커피, 토마토, 블루베리를 포함한 많은 재배 식량 작물을 수분하는 데 필수적인 핵심 종입니다   . 유럽의 작물과 야생화 식물 종 중 약 5개 중 4개가 적어도 어느 정도는 곤충 수분에 의존하는 것으로 추정됩니다.

그러나 기후 변화, 서식지 상실, 광범위한 살충제 사용의 복합적인 영향으로 유럽과 세계의 야생 수분매개자 수가 빠르게 감소하고 있습니다.  유럽 적색 목록 에 따르면 , 벌, 나비, 호버플라이 종의 약 3분의 1이 위협받고 있습니다. 드 그라프에게 살충제의 영향은 특히 해롭습니다.

"벌들은 살충제에 노출되어도 즉시 죽지 않는 경우가 많지만, 기억 장애가 생겨 결국 벌집으로 돌아오지 못하게 됩니다."라고 드 그라프는 말했습니다.

자동 벌집 데이터 수집은 이미 일부 양봉가, 주로 기술에 정통한 젊은 양봉가에 의해 사용되고 있습니다. 이제 목표는 양봉 커뮤니티 전체에서 이러한 도구 사용을 촉진하여 더 큰 규모의 데이터 수집을 가능하게 하는 것입니다. 이를 위해 연구자들은  2017년에 만들어진 EU 전역의 벌 건강 및 데이터 관리 플랫폼인 EU Bee Partnership 과 긴밀히 협력하고 있습니다.

"이에 의존하는 양봉가가 더 많아지면 완전히 판도가 바뀔 것입니다. 이를 통해 우리는 벌의 건강을 다른 각도에서 볼 수 있게 될 것입니다."라고 드 그라프는 말했습니다.

개발된 기술은 양봉가가 미래의 벌집을 계획하는 데 도움이 될 수도 있습니다. B-GOOD 팀은 데이터를 사용하여 벌집이 특정 환경 조건에 어떻게 반응할지 예측하는 가상 풍경을 만들었습니다. "이것은 비행 시뮬레이터와 약간 비슷하지만 양봉가를 위한 것입니다."라고 de Graaf는 말했습니다.

EU의 지속적인 자금 지원을 통해 B-GOOD 연구자들은   2027년 5월까지 계속되는 BETTER-B 연구 이니셔티브를 통해 귀중한 연구를 계속할 수 있게 되었습니다.

내부 모습

오스트리아 그라츠 대학의 동물학 교수인 토마스 쉬미클 교수도 지난 5년간 첨단 기술을 활용해 꿀벌 건강을 지원하는 또 다른 연구 이니셔티브인  HIVEOPOLIS 의 일환으로 연구를  진행했습니다. 이 이니셔티브는 2019년부터 올해 3월까지 진행되었습니다.

슈미클은 ​​그라츠 대학의 인공생명연구소(ALL)의 창립자입니다. ALL은 군집 지능, 자기 조직화, 군집 로봇 공학, 생물학적으로 영감을 받은 알고리즘 분야에서 연구를 수행하는 국제적인 학제간 연구 실험실입니다.

ALL에서 수행되는 작업의 대부분은 로봇공학의 발전을 알리기 위해 자연에서 영감을 얻는 데 기반을 두고 있습니다. HIVEOPOLIS에서 연구자들은 이를 뒤집어 로봇공학의 발전이 자연을 지원하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 살펴보고 있습니다. Schmickl은 이 개념을  생태계 해킹이라고 부릅니다 .

"꿀벌은 매우 강력합니다. 꿀벌을 지원하면 주변 환경도 지원하게 됩니다." 슈미클은 말했다. "수분은 꿀벌의 도움으로만 유지될 수 있습니다."

그는 곤충의 수분이 줄어들면 농부의 수확량이 감소하여 식품 가격이 상승할 것이라고 지적합니다. 이는 농부들에게 곤충 개체수가 더욱 감소하는 집약적인 환경 파괴 농업 방식을 채택하라는 압력을 가합니다. 이는 악순환입니다.

B-GOOD 팀처럼 HIVEOPOLIS 연구원들은 센서가 장착된 디지털 벌집을 개발했습니다. 연구원들은 벌집의 여러 지점에서 온도를 측정하여 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 효과적으로 지도화할 수 있습니다.

예를 들어, 이를 통해 양봉가는 벌집에서 새끼가 어디에 있는지 식별할 수 있는데, 이를 소위 새끼 둥지라고 합니다. 그런 다음 양봉가는 민감한 새끼 둥지 구역을 방해하지 않고도 벌집을 열 수 있습니다.

따뜻하게 유지

하지만 하이베오폴리스의 디지털 빗은 단순한 센서가 아닙니다. 이 빗을 활성화하면 벌집의 특정 부분을 가열할 수 있는데, 슈미클은 이것이 생존율을 크게 높일 수 있다고 말합니다.

"많은 꿀벌 군집이 겨울에 죽습니다." 그는 말했다. "그들은 살아남기 위해 꿀이 필요하지만, 때때로 이 저장고는 손이 닿지 않는 곳에 있어서 벌들이 꿀을 얻으려고 하다가 추위에 죽습니다." 양봉가들은 겨울 동안 벌을 따뜻하게 유지함으로써 군집의 생존율을 높일 수 있다.

"빗 내부에서 온도를 바꿀 수 있는 것은 이번이 처음이고, 인터넷을 통해 직접 명령을 보냅니다. 지금까지 아무도 이런 일을 한 적이 없습니다."라고 그는 말했습니다.

처음에는 벌들이 이 기술에 어떻게 반응할지 불분명했습니다. 그러나 실험 결과, 군집이 긍정적으로 반응했을 뿐만 아니라, 군집 지능이 온도 변화에 대응하여 벌의 열 생산을 줄여 에너지를 절약하는 데 도움이 된다는 것이 확인되었습니다.

춤추는 벌들

오스트리아 연구원인 칼 폰 프리쉬의 연구에 영감을 받아 HIVEOPOLIS 팀은 특히 독창적인 방식으로 꿀벌과 소통할 수 있는 잠재력을 조사했습니다.

1973년, 폰 프리슈는 꿀벌의 꼬리춤을 해석한 공로로 노벨상을 수상했습니다. 꼬리춤은 꿀벌이 음식의 위치를 ​​알리는 데 사용하는 춤입니다.

그는 벌집 각도, 춤의 형태, 흔들림의 속도가 모두 합쳐져 먹이원의 방향과 거리를 나타낸다고 가정했습니다. 움직임을 통한 이런 유형의 의사소통은 곤충 세계에서 독특한 것으로 보이며 연구자들에게는 매혹의 원천입니다.

독일 베를린 자유대학의 인공 지능 및 집단 지능 교수이자 HIVEOPOLIS의 파트너 중 한 명인 팀 란드그라프 박사는  자신의 이전 연구를 더욱 확장했습니다  . 여기에는 로봇 춤추는 벌인 RoboBee의 개발이 포함되었으며, 벌이 디지털 파트너의 리드를 따를 의향이 있을 수 있다는 첫 번째 징후를 제공했습니다.

하이베오폴리스에서 란드그라프의 연구실은 실제 꿀벌 춤을 관찰하고 이를 지도에 표시해 더욱 면밀히 분석할 수 있는 시스템을 개발했습니다.

궁극적으로, HIVEOPOLIS 팀은 이러한 로봇이 꿀벌을 살충제나 질병으로 오염된 지역과 같은 위험한 지역에서 벗어나 안전한 먹이 공급 장소로 안내할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다. 하지만 그들은 먼저 이 춤을 더 잘 이해하고 싶어합니다.

Schmickl은 양봉가들이 수행된 작업을 잘 활용하기를 바란다고 말했습니다. "우리는 프로토타입을 가지고 있고, 이제 이 기술을 더 큰 규모로 활용하는 것은 자유 시장의 몫입니다."