AI walczy z szerszeniami. System ma ostrzegać przed inwazyjnymi owadami

Eksperci z brytyjskiego uniwersytetu zaprezentowali system wczesnego ostrzegania przeznaczony do śledzenia drapieżnych szerszeni azjatyckich przy użyciu sztucznej inteligencji VespAI.

Naukowcy z Uniwersytetu w Exeter opracowali system, który przyciąga szerszenie do stacji monitorującej. Owady lądują na gąbczastej tkaninie nasączonej jedzeniem, a umieszczona w karmniku kamera rejestruje ich sylwetki.

Sztuczna inteligencja ustala, czy owad, który pojawił się w karmniku to przedstawiciel jednego z lokalnych gatunków, czy też kamera wypatrzyła szerszenia azjatyckiego. Owada, który stanowi poważne zagrożenie dla europejskich pszczół. W razie wypatrzenia najeźdźcy, system wysyła ostrzeżenie na telefon lub komputer operatora.

To powinno pomóc w wytropieniu gniazda owadów. Operator nie tylko będzie zdawał sobie sprawę z obecności szerszeni w okolicy, ale będzie mógł także prześledzić pokonywane przez nie trasy - owady zazwyczaj powracają do odkrytych przez siebie bezpiecznych źródeł pożywienia, co pozwala na tropienie tego, jaką drogą powracają do gniazda.

"Naszym celem było opracowanie urządzenia opłacalnego i wszechstronnego, aby każdy - od rządów po indywidualnych pszczelarzy - mógł z niego korzystać" - powiedział Thomas O'Shea-Wheller z Instytutu Środowiska i Zrównoważonego Rozwoju na kampusie uniwersyteckim Penryn w Kornwalii. "W tym badaniu przetestowano wersję prototypową, a wyniki były zachęcające".

Uważa się, że szerszeń azjatycki (Vespa velutina) przybył do Europy przez port w Bordeaux w 2004 r. w kontenerze zawierającym ceramikę importowaną z Chin. Owady bardzo szybko poczuły się u nas jak w domu. Gatunek szybko rozprzestrzenił się na całym kontynencie, a jego obecność odnotowano już w Hiszpanii, Portugalii, Włoszech, Niemczech, Belgii, Luksemburgu, Szwajcarii, Holandii i Wielkiej Brytanii.

Bezpośrednie ryzyko, jakie dla ludzi stwarza szerszeń azjatycki, jest niewielkie. Gatunek ten nie jest bardziej agresywny w stosunku do ludzi niż jego europejski odpowiednik, chociaż jad może powodować poważne reakcje alergiczne. Większym, bardziej długoterminowym zagrożeniem płynącym z obecności jest jego wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe i różnorodność biologiczną Europy.

Szerszeń azjatycki poluje na ważne zapylacze, w tym trzmiele, bzygowce i haliktydy. Jednak największy niepokój budzi fakt, że jest wyspecjalizowanym drapieżnikiem europejskiej pszczoły miodnej (Apis mellifera). Zapylacze, w tym pszczoły miodne, wnoszą każdego roku szacunkowy wkład w europejskie rolnictwo w wysokości 22 miliardów euro i zapylają ponad 80% upraw i dzikich roślin na kontynencie.

Szerszeń azjatycki poluje na pszczoły miodne, unosząc się przed ulami i porywając wchodzące i wychodzące robotnice. Jest mniejszy od szerszenia europejskiego (Vespa crabro), szerszenia azjatyckiego (Vespa mandarinia) i szerszenia olbrzymiego południowego (Vespa soror). Naukowcy zaobserwowali jednak, że Vespa velutina skuteczniej łapie swoje ofiary niż inne gatunki szerszeni ze względu na swoją zwinność i szybkość. Jeden szerszeń może zabić od 30 do 50 pszczół dziennie.

Najeźdźcy kosztują francuską gospodarkę szacunkowo 30,8 mln euro rocznie. W Portugalii spowodowali w ostatnich latach 35% spadek produkcji miodu w Portugalii. W niektórych regionach Włoch straty przekroczyły już 50 proc.

Sprawa jest tak poważna, że włoscy eurodeputowani domagają się wprowadzenia europejskiego programu zwalczania owadów. W styczniu jedenastu posłów do PE z prawicowej partii Forza Italia zwróciło się do Komisji Europejskiej o opracowanie "konkretnych środków zwalczania rozprzestrzeniania się owadów poprzez finansowanie systemów kontroli ze środków UE".

"Od 2004 r. szerszenie spowodowały znaczny spadek populacji pszczół w niektórych krajach UE" stwierdził w rozmowie z Il Messaggero eurodeputowany Salvatore De Meo. "Zjawisko to zagraża tradycyjnym zapylaczom, zwłaszcza pszczołom miodnym, od których zależy produkcja wysokiej jakości włoskiego miodu, i stwarza ryzyko zniszczenia naszej różnorodności biologicznej".

Brytyjski wynalazek potencjalnie może zdecydowanie ułatwić walkę z inwazją. Szybkie wykrycie szerszeni pojawiających się na nowych obszarach jest kluczowe. Jeśli szerszenie zdołają zadomowić się gdzieś na tyle, że pierwsze gniazdo opuszczą młode królowe, które zaczną zakładać kolejne roje, całkowite wyeliminowanie tych owadów staje się niemal niemożliwe. 

Dziś strategia w większości krajów opiera się na tym, że ludzie zgłaszają władzom przypadki zaobserwowania azjatyckich szerszeni. To jednak bardzo nieskuteczna metoda. W Wielkiej Brytanii zdecydowana większość takich zgłoszeń to przypadki błędnej identyfikacji miejscowych owadów. Zazwyczaj mniej, niż 1 proc. zgłaszanych obserwacji szerszeni okazuje się prawdą.

VespAI wykorzystuje niewielki komputer, który pozostaje w uśpieniu, dopóki czujniki nie zaobserwują owada wielkości szerszenia. Jeśli tak się stanie, aktywuje się algorytm sztucznej inteligencji systemu, który analizuje obraz, aby ustalić, czy jest to szerszeń azjatycki. Jeśli tak, system wysyła ostrzeżenie do użytkownika. Komponenty czujnika maja kosztować mniej, niż 100 funtów.

"W niektórych częściach Europy wykrywanie opiera się na łapaniu szerszeni, ale takie pułapki zabijają wiele rodzimych owadów i w niewielkim stopniu wpływają na liczebność szerszeni azjatyckich" mówi Peter Kennedy, autor eksperymentalnego systemu. “VespAI gwarantuje, że możemy prześledzić trasę, jaką żywe szerszenie wracają do gniazda, co jest jedynym skutecznym sposobem na ich zniszczenie".

Do wytropienia gniazda stosuje się zazwyczaj kilka czujników, bądź jeden czujnik przenoszony z miejsca na miejsce. Obserwatorzy muszą tylko zwracać uwagę na to, w którą stronę kieruje się oddalający się od karmnika szerszeń - i mogą dzięki temu ustalić przybliżoną lokalizację gniazda za pomocą triangulacji.

System przetestowano na wyspie Jersey, na której występuje duża liczba ataków szerszeni azjatyckich. W ramach projektu zebrano tysiące zdjęć szerszeni azjatyckich i innych owadów, a sztuczna inteligencja nauczyła się identyfikować szerszenie azjatyckie na podstawie ubarwienia, rozmiaru i kształtu. W tym roku zespół rozpocznie instalowanie prototypów we współpracy z rządem Wielkiej Brytanii i Brytyjskim Stowarzyszeniem Pszczelarzy.