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18.6.2018 - Astrid Labbert

Algorithmen gegen den Bienenschwund

Wissenschaft
Wissenschaftler öffnen sich nach außen und arbeiten mit Bürgern Hand in Hand

Das Bremer Uni-Projekt „Bee Observer“ ist ein ganz Besonderes: Zum einen, weil es dem Bienenschwund begegnen will. Zum anderen, weil es ein bundesweites Vorhaben der Bürgerwissenschaft ist. Seit Jahresbeginn wird es vom Bundesforschungsministerium gefördert. Was bringt es, wenn sich Bremer Forscher und Bürger zusammentun?

Algorithmen gegen den Bienenschwund
Thorsten Kluß, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der kognitiven Neuroinformatik an der Universität Bremen prüft einen mit Mikrofonen bestückten Wabenrahmen. © WFB/Focke Strangmann

Messtechnik in Bienenstöcken soll wertvolle Daten liefern

Universität Bremen, an einem kühlen Morgen: Der Wissenschaftler Thorsten Kluß hebt vorsichtig den Deckel eines Bienenstocks. Zehn dieser Bienenstöcke stehen in einer Reihe, in unmittelbarer Nähe zu seinem Büro. Sie sind Teil eines außergewöhnlichen Forschungsprojekts: Die Bienenbeuten, wie Imker die Behausungen nennen, sollen mit Sensoren ausgestattet werden, um wertvolle Daten über den Zustand im Inneren zu gewinnen. „Wir sind gerade dabei, eine neue Generation von Sensorik auszuprobieren“, erläutert Thorsten Kluß den Stand des Projekts „Bee Observer“. Wenn alles nach Plan läuft, werden noch in diesem Jahr die ersten Imker ein von den Forschern entwickeltes Technikpaket erhalten, das sie in ihren Bienenstöcken einbauen können.
Wie die mit der Messtechnik möglichen Tests aussehen können, sieht man schon jetzt an der Uni: Jeder Bienenstock steht auf einer Waage. Wenige Kabel führen aus dem Gehäuse heraus und münden in eine kleine Plastikbox, die am Gestell eines jeder Behausung angebracht ist. Darin befindet sich ein Minicomputer, der die Messdaten zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Akustik und der Luftströmung am Flugloch erfasst. „Der Minicomputer verwaltet für uns die Datenaufzeichnung“, erklärt Projektleiter Thorsten Kluß. So weit, so gut. Doch wozu das alles?

Einsichten in den Bienenstock ohne störende Eingriffe

Der Bienenschwund ist inzwischen ein bekanntes Problem: Monokulturen und Pestizideinsatz gefährden Bienenvölker ebenso wie die Varroamilbe und andere Parasiten. Es sind viele Faktoren, die auf die Gesundheit eines Bienenvolkes einwirken. Ursache und Wirkung sind auch für erfahrene Imker oft nicht eindeutig zu klären. Hier setzt das Projekt „Bee Observer“ an: Messwerte sollen erfasst und zueinander in Beziehung gesetzt werden – und zwar durch „schlaue Algorithmen“, die diese komplexen Datenströme verarbeiten. „Wenn ich die Daten fusioniere, kann ich Aussagen treffen zum Zustand des Bienenvolks, über Krankheiten und Aktivitäten“, erklärt Kluß. Und: „Wir können die Bienenaktivitäten ohne störende Eingriffe erforschen.“ Denn jedes Öffnen des Bienenstocks stellt eine Belastung für die Bienen dar, weil es zu einer Veränderung des Mikroklimas führt. Zum Beispiel halten die Insekten mit viel Energieaufwand die Innentemperatur konstant bei 35 Grad, berichtet Kluß, der eigentlich Neurowissenschaftler ist. „Zum Bienenforscher bin ich erst geworden“, sagt er.

Ein Minicomputer im Bienenstock erfasst die Messdaten zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Akustik und der Luftströmung am Flugloch.
Ein Minicomputer im Bienenstock erfasst die Messdaten zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Akustik und der Luftströmung am Flugloch. © WFB/Focke Strangmann

Kombination von Daten bringt neue Erkenntnisse

Gemeinsam mit der Informatikerin Carolin Zschippig hat Kluß das Projekt in der Arbeitsgruppe Kognitive Neuroinformatik der Uni Bremen initiiert. Die kognitive Neuroinformatik unter der Leitung von Professorin Dr. Kerstin Schill arbeitet daran, Erkenntnisse der Hirnforschung in Algorithmen zu übersetzen, die dann in technischen Systemen zum Einsatz kommen. Von diesem Methoden- und Techniktransfer werden nun die Bienen profitieren. Ihre Arbeit im Projekt vergleichen die Neuroinformatiker mit einem Puzzle: Viele Teilinformationen aus den einzelnen Datenströmen ergeben ein Gesamtbild. Ein Beispiel: Die Waage dokumentiert, dass der Bienenstock an Gewicht verliert. Die Information allein hilft dem Imker nicht weiter, wenn er der Ursache auf den Grund gehen will. Sind jedoch weitere Daten vorhanden, lassen sich Zusammenhänge herstellen; etwa, wenn die Mikrofone zeitgleich ein verstärktes Fächeln der Flügel aufzeichnen und der Feuchtigkeitssensor eine sinkende Luftfeuchtigkeit. „Aufgrund der Kombination der einzelnen Sensorkanäle kann ich dann die Aussage treffen, dass die Bienen gerade Nektar zu Honig machen und das in großen Mengen“, erklärt Kluß. Entwarnung für den Imker.

Bundesweite Messkampagne mit Imkern und freien Entwicklern

Das Projekt setzt auf Beteiligung der Bevölkerung und gemeinsames Forschen. Als sogenanntes Citizen-Science-Projekt (Bürgerwissenschaft) wird es für drei Jahre vom Bundesforschungsministerium gefördert. Das heißt: Wissenschaftler arbeiten explizit mit Bürgerinnen und Bürgern zusammen. Bei „Bee Observer“ sind Imker ebenso im Boot wie die sogenannte Maker-Szene. „Das sind Menschen mit unterschiedlichsten beruflichen Hintergründen, die sich aus reinem Enthusiasmus heraus zusammenfinden und ihr Knowhow einbringen.“ In der internetaffinen Maker-Szene treffen sich nach Angaben des Bundesforschungsministeriums kreative Tüftler verschiedenster Disziplinen, um Ideen auszutauschen und eigene Do-it-Yourself-Projekte zu verwirklichen. Gemeinsam entwickeln sie Soft- und Hardwarelösungen und dokumentieren diese für alle zugänglich im Netz. So ist auch das sogenannte „Starter Kit“ für Imker, also die technische Ausrüstung, als Anleitung für den eigenen Nachbau im Internet frei verfügbar.

Im Projekt „Bee Observer“ arbeiten Forscher, Imker und Menschen aus der freien Entwicklerszene zusammen, um dem Bienenschwund entgegenzuwirken.
Im Projekt „Bee Observer“ arbeiten Forscher, Imker und Menschen aus der freien Entwicklerszene zusammen, um dem Bienenschwund entgegenzuwirken. © WFB/Focke Strangmann

Ziel: Eine App, die Imkern die Daten aufs Smartphone bringt

Damit es auch viele Menschen gibt, die die Informationen abrufen und tatkräftig umsetzen, wurde bereits bei der Entwicklung darauf geachtet, dass die Komponenten erschwinglich sind. „Wir versuchen, es so einfach wie möglich zu machen“, beschreibt Kluß den Ansatz des Projekts. Es werden Materialien empfohlen, die leicht erhältlich sind, die sich jeder leisten und die jeder zusammensetzen kann. Wenn die Sensoren dann in der nächsten Bienensaison eingebaut werden, fließen Erfahrungen und Erkenntnisse in die künftige Weiterentwicklung der Technik zurück.
Ziel soll auch eine App sein, die dem Imker Daten über seinen Bienenstock liefert und eben auch Dateninterpretationen, so Kluß. Die Idee hat er inzwischen auch in einigen Imkervereinen vorgestellt. Gibt es dort Berührungsängste? Keine Spur. „Den Imkern geht es einfach darum, die Bedingungen für die Bienen immer weiter zu verbessern. Wir werden alle davon profitieren. Es ist einfach eine extreme Win-win-Situation, wenn alle da mitmachen.“ Im kommenden Jahr soll die Messkampagne dann bundesweit mit möglichst vielen Imkern starten.

Zusammenarbeit von Wissenschaftlern und internetaffinen Bürgern ist ein Novum

Als Wissenschaftler geht es ihm auch darum, Sinn und Nutzen von Forschung praktisch und in direktem Kontakt aufzuzeigen. „Das zu erklären ist auch eine Verantwortung, die wir Wissenschaftler gegenüber der Gesellschaft haben.“ Mit dem Bürgerwissenschafts-Projekt gehen die Bremer Forscher auch in ihrer Arbeit neue Wege: Denn die Zusammenarbeit mit einem losen Zusammenschluss von Entwicklern ist ein Novum. Die Erfahrung zeigt: Sie funktioniert gut und steuert über die Entwicklungsarbeit hinaus aus Sicht von Thorsten Kluß auch einen wichtigen Bildungsansatz bei: „Die Maker-Szene hat diesen wunderbaren, nichtakademischen Anspruch zu sagen: Natürlich kann das, was wir machen, jeder lernen. Wir schreiben eine Anleitung und stellen sie ins Internet! Das hebt Schranken und Hindernisse auf. Diesen Bildungsaspekt finde ich großartig.“

Interessierte können über die Internetseite hiverize.org direkt Kontakt aufnehmen.

Pressekontakt:

Thorsten Kluß, Arbeitsgruppe kognitive Neuroinformatik, Universität Bremen, Tel.: 0421 218 64 249, E-Mail: tox@uni-bremen.de


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Das Bildmaterial ist bei themengebundener Berichterstattung und unter Nennung des jeweils angegebenen Bildnachweises frei zum Abdruck.

Foto 1: Thorsten Kluß, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der kognitiven Neuroinformatik an der Universität Bremen prüft einen mit Mikrofonen bestückten Wabenrahmen. © WFB/Focke Strangmann

Foto 2: Ein Minicomputer im Bienenstock erfasst die Messdaten zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Akustik und der Luftströmung am Flugloch. © WFB/Focke Strangmann

Foto 3: Im Projekt „Bee Observer“ arbeiten Forscher, Imker und Menschen aus der freien Entwicklerszene zusammen, um dem Bienenschwund entgegenzuwirken. © WFB/Focke Strangmann


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