Honigbienen sind ziemlich schnell und genau, wenn es darum geht, welche Blüten sie auf der Suche nach Nektar besuchen. Ihr hoher Grad an Entscheidungskompetenz könnte die Entwicklung effizienterer Roboter und autonomer Maschinen vorantreiben.

Die Entscheidungen der Honigbienen sind sehr präzise und genauer als die des Menschen, obwohl das Gehirn einer Honigbiene winzig ist und die Entscheidungsfindung komplex. Deshalb sind Honigbienen ideal, um davon abgeleitet für Roboter und autonome Fahrzeuge neue Möglichkeiten zu entwickeln, insbesondere für effizienterer Roboter und autonom arbeitende Maschinen.

Im Rahmen einer Studienarbeit trainierten Forscher 20 Honigbienen, fünf verschiedenfarbige künstliche Blumen zu erkennen. Blaue Blüten enthielten immer Zuckersirup, grüne Blüten enthielten immer Tonic Water mit dem bitteren Geschmack von Chinin, den Bienen nicht mögen; die übrigen Farben enthielten Glukose, aber nicht immer, sondern nur (zufällig) manchmal.

In einer individuell gestalteten Flugarena mussten die Honigbienen ihr zuvor erlerntes Wissen unter verschiedenen Szenarien unter Beweis stellen, wobei die Blumen dort nur destilliertes Wasser enthielten. Die Forscher filmten jede Biene, verfolgten ihren Weg und ermittelten, wie lange es dauerte, bis sie eine Entscheidung traf, welche Blume sie besucht.
Wenn sich eine Biene sicher war, bei einer Blume Nahrung zu finden, benötigte sie durchschnittlich lediglich 0,6 Sekunden für den Landevorgang. Bienen, die sich sicher waren, auf einer Blume keine Nahrung zu finden, trafen ihre Entscheidung ebenso schnell.

Anschließend erstellten die Wissenschaftler ein Computermodell mit dem Ziel, den Entscheidungsprozess der Bienen nachzubilden. Bei der Überprüfung stellten sie fest, dass die Struktur ihres Computermodells dem physischen Aufbau des Gehirns einer Honigbiene sehr ähnlich sah.

„Jedes Mal, wenn sich eine Biene zum Beispiel auf den Weg macht, um Nektar zu sammeln, muss sie anhand winziger Farb- oder Geruchsvariationen entscheiden, auf welcher Blume sie landen und diese erkunden soll“, so Dr. HaDi MaBouDi von der Universität Sheffield. „Jeder Fehler ist kostspielig, verschwendet Energie und setzt das Insekt potenziellen Gefahren aus. Um zu lernen, wie sie ihre Entscheidungen durch Versuch und Irrtum verfeinern können, verfügen Bienen lediglich über ein Gehirn von der Grösse eines Stecknadelkopfes, das weniger als eine Million Neuronen enthält. Und doch meistern sie diese Aufgabe hervorragend, da sie sowohl schnell als auch präzise sind.“

HaDi MaBouDi fährt fort: „Was wir in dieser Studie getan haben, ist die Aufdeckung der zugrunde liegenden Mechanismen, die diese bemerkenswerten Entscheidungsfähigkeiten antreiben. Wir können diese nun nutzen, um bessere, robustere und Risiko vermeidende Roboter und autonome Maschinen zu entwickeln, die wie Bienen denken können – einige der effizientesten Navigatoren in der natürlichen Welt.“

„Eine Honigbiene hat ein Gehirn, das kleiner als ein Sesamkorn ist, und dennoch kann sie Entscheidungen schneller und genauer treffen als wir“, fügt Professor Andrew Barron von der Macquarie Universität hinzu. „Ein Roboter, der darauf programmiert ist, die Arbeit einer Biene zu erledigen, würde die Unterstützung eines Supercomputers benötigen.“

In einer verwandten Arbeit führen Wissenschaftler der Universität Sheffield ein so genanntes „Reverse Engineering“ der Gehirne von Honigbienen und anderen Insekten durch, um die nächste Generation autonomer Technologie zu entwickeln.

Opteran, ein Spin-out-Unternehmen, das von Professor James Marshall vom Fachbereich Informatik der Universität gegründet wurde, entwickelt leichte, kostengünstige Gehirne aus Silizium, die es Robotern und autonomen Fahrzeugen ermöglichen sollen, wie Insekten zu sehen, zu spüren, zu navigieren und Entscheidungen zu treffen.

Er war ebenfalls an der aktuellen Studienveröffentlichung beteiligt: „Unsere Forschung hat gezeigt, dass Bienen in der Lage sind, komplexe autonome Entscheidungen mit minimalen neuronalen Schaltkreisen zu treffen. Millionen von Jahren der Evolution haben dazu geführt, dass Bienen unglaublich effiziente Gehirne bei sehr niedrigem Energieverbrauch besitzen. Diese biologische Entwicklung kann die Zukunft der KI inspirieren.“