Bienen und Big Data: Wie passt das zusammen?

Digitalisierung im Bienenstock: Das ABB Corporate Research Center in Krakau hält Bienen, aber nicht nur der Umwelt wegen, sondern auch, um Computeralgorithmen zu testen

Bienen und Big Data: Wie passt das zusammen?

Corporate Research Center (CRC) von ABB haben die Grundlagen für viele der bahnbrechenden Technologien des Unternehmens geschaffen. Aber beim CRC von ABB in Polen geht es nicht nur um Spitzenforschung. Denn auf dem Dach des Gebäudes leben auch zwischen 50.000 und 60.000 Bienen.

Die Initiative geht auf die Leidenschaft eines begeisterten ABB-Mitarbeiter und Hobby-Imkers zurück, der sein Engagement für den Umweltschutz auch auf der Arbeit nachgehehen wollte.  Dabei ist nicht zu verachten, dass die die Bienen für die Forscher etwas Wertvolleres produzieren als Honig: viele sehr nützliche Testdaten.

Marek Florkowski, Leiter des ABB Corporate Research Center Krakau über die Anfänge: "Wir haben mit einigen einfachen Sensoren für Feuchtigkeit, Temperatur, Klimaanlagen, CO2 angefangen, dann haben wir auch einige Kameras hinzugefügt - schnelle Kameras, Infrarotkameras, Hyperspektralkameras." 

Eines der am besten untersuchten Bienenvölker der Welt 

Der erste Bienenstock, der im Juli 2017 auf dem Dach des Forschungszentrums aufgestellt wurde, wurde von einer Bienenfamilie mit rund 10.000 Insekten bewohnt. Dominik Lis, Gebäudeautomationsspezialist im Forschungszentrum, ist ein erfahrener Imker mit mehr als 20 eigenen Bienenstöcken. Er hat den ABB-Bienenstand aktiv erweitert und ihn zu einem der am besten untersuchten Bienenvölker der Welt gemacht. 

Ein Spezialgebiet im Zentrum ist die Entwicklung von Computeralgorithmen zur Interpretation und Analyse großer Datensätze, die von verschiedenen Arten von Sensoren stammen, die in von ABB hergestellten Geräten verwendet werden. Um diese Algorithmen zu testen, ist es äußerst hilfreich, Zugang zu großen Mengen an realen Daten verschiedener Art zu haben. Es stellt sich heraus, dass ein aktives Bienenvolk sich dadurch auszeichnet, dass es riesige Mengen an Rohdaten erzeugt.

"In der heutigen digitalen Gesellschaft sind Daten Werte, sagt Florkowski. "Aber nicht nur die Daten selbst, sondern auch die Verarbeitung der Daten und die Interpretation der Daten. Und das ist es, was wir jetzt tun. Wir versuchen, bestimmte Mustererkennungsalgorithmen, Klassifikationsalgorithmen zu entwickeln und auch zu optimieren - um diese Algorithmen zu beschleunigen."

Big Data im Bienenstock

Die Bienenstöcke im Werk Krakau wurden detailliert kartiert und werden jederzeit von mehreren Videokameras beobachtet. Informationen über Temperaturen und Feuchtigkeit im Inneren des Bienenstocks sowie das Gewicht des Bienenstocks werden kontinuierlich an einen Server übertragen.

"In der Wissenschaft ist das Problem sehr oft - wie in der Materialwissenschaft -, gute Proben zu haben. Auch für große Datenmengen und Algorithmen. Wir brauchen einen Datensatz, der einen bestimmten Prozess darstellen kann - und hier bei den Bienenhaben wir  thermische Prozesse, schnelles und langsames Verhalten, Bewegungserkennung, Mustererkennung. Das Feedback, das wir von den Kollegen erhalten, ist also, dass es ein äußerst nützliches Experiment ist", erklärt Florkowski.

Die daraus resultierenden Datenströme werden zum Testen von Sensortechniken und analytischen Algorithmen verwendet. So ist beispielsweise das Bild einer Kamera, das auf den Eingang des Bienenstocks gerichtet ist, nützlich für die Entwicklung eines Bilderkennungssystems und die Zählung von Objekten auf Basis der Videoübertragung. Viele Bienen fliegen gleichzeitig aus dem Bienenstock, und die Wissenschaftler versuchen, eine Methode zu finden, um sie zu zählen, wobei sie ihre Geschwindigkeit, ihre geringe Größe und ihren Hintergrund berücksichtigen. Eine große Menge an recht exotischen Daten ermöglicht es den Forschern zu experimentieren.

"Die Bienenstöcke erlauben es uns tatsächlich, mit allen Aspekten der Datenanalyse zu spielen und zu testen - Sensoren, Datenerfassung, Datenanalyse und Datenvisualisierung", sagt Michal Orkisz, Senior Principle Scientist am Forschungszentrum. "Nehmen Sie eine Anwendung wie Bienenidentifikation, Bienenerkennung und Bienenverfolgung. Das könnte sich direkt in Trackingobjekte in der Fabrikhalle oder in Tracking-Versandcontainer umsetzen lassen."

"Ich bin in vielerlei Hinsicht stolz", sagt Florkowki. "Wenn man ein Pionierunternehmen sein will, muss man etwas Ungewöhnliches ausprobieren. Das ist wirklich der Punkt."

Diese kreativen Experimente haben einige neue Ideen hervorgebracht und den aktuellen Stand der Technik weiterentwickelt. Sie haben auch zu einem süßen Nebenprodukt geführt: ABB-Honig.

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