1. El experimento: ¿siguieron las abejas reales la danza del robot en la colmena?
Investigadores de la Universidad Libre de Berlín, en Alemania, y otras instituciones realizaron el experimento. Introdujeron en la colmena un robot llamado "RoboBee" que bailaba la danza del ocho de forma muy realista [1]. Como resultado, en 8 de los 13 días del experimento se observó el comportamiento de seguir la danza del robot. En total, hubo 80 casos de seguimiento [1]. Esto representa aproximadamente el 60% de los días de prueba.
Si se cuentan solo las danzas seguidas más de 3 veces, el promedio de sacudidas del abdomen por danza fue de 7.19 veces con el robot, frente a 5.45 veces con las abejas reales [1]. Esto equivale a unas 1.3 veces más. Sin embargo, esto no significa que el robot sea "mejor". El resultado por sí solo no explica por qué las abejas lo siguieron durante más tiempo. En este artículo veremos por qué se usa una máquina para investigar y cómo se construyó el robot.
2. Qué información comunican las abejas con la danza del ocho
Las abejas comunican a sus compañeras la ubicación de comida, agua o nuevas colmenas mediante danzas. Para lugares a más de 100 metros, la danza tiene dos fases: una carrera de sacudida del abdomen, donde el insecto avanza mientras mueve el cuerpo lateralmente, y una carrera de retorno, donde gira para volver a la posición inicial [1]. Al repetir ambas fases, se forma una figura de ocho.
La distancia se transmite por la duración de la carrera de sacudida: cuanto más dura es, más lejos está el lugar [2]. La dirección se indica sobre la panal vertical usando el sol como referencia: el ángulo del cuerpo respecto a la vertical corresponde al ángulo respecto al sol hacia el lugar de alimento [2]. Para lugares cercanos, se cree que la danza se convierte en círculos [2]. Quien descifró este lenguaje fue Karl von Frisch, de Austria. Él demostró que la danza contiene información de distancia y dirección, y recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1973 junto con Tinbergen y Lorenz [3]. Hasta aquí, esto es lo que se sabe observando desde fuera. Pero, ¿en qué se basan las abejas para leer la danza en la oscuridad de la colmena?
3. Por qué es difícil identificar todas las señales de la danza en la oscuridad de la colmena
En la oscuridad, las abejas que siguen la danza no pueden verla. Siguen los movimientos del cuerpo de la abeja danzante y a veces la tocan con sus antenas [1]. Durante la sacudida, el tórax y las alas vibran. Esta vibración crea pequeñas perturbaciones en el aire, vibraciones en el panal, flujos de aire y cambios en el campo eléctrico. También hay otras señales como el olor, el sabor de la miel o la temperatura corporal de la abeja danzante [1].
A pesar de décadas de investigación, aún no se sabe con certeza cuál de estas señales atrae a las abejas seguidoras, las motiva y les indica el camino [1]. Como es difícil ajustar el cuerpo de una abeja real para probar cada señal, se pensó en reemplazar a la danzante con una máquina que ejecute una danza fija [1].
4. Hasta dónde llegó el primer robot abeja de 1992
El primer intento de usar una máquina como danzante fue del grupo de investigación de Michelsen y otros. En un artículo de 1992, reportaron que la búsqueda de comida por parte de las abejas aumentó cerca del lugar indicado por el robot abeja [1]. Según artículos explicativos, el cuerpo estaba hecho de cobre cubierto de cera, se movía en forma de ocho con un pequeño motor, las alas vibraban con un electroimán produciendo sonido, y una pequeña bomba liberaba agua azucarada [4]. Aunque la transmisión no era tan precisa como la real, se explica que la comunicación ocurrió [4].
Sin embargo, el artículo de 2018 señala que en ese estudio anterior no se reportó el comportamiento de seguir la danza ni se grabaron las interacciones dentro de la colmena [1]. Las abejas "se movieron", pero no se vio "cómo interpretaron" la señal. ¿Cómo podemos hacer visible esa parte que no se vio?
5. Cómo es RoboBee: un robot que imita el baile de forma realista pero sin sonido
La base de RoboBee es una plotter comercial modificada. Se mueve en un plano y puede girar. En la punta hay una maqueta de abeja a tamaño real. La maqueta está hecha de esponja suave cubierta con una película fina; en lugar de alas, usa piezas de plástico multicapa que vibran con un altavoz, y libera gotas pequeñas de agua azucarada desde la cabeza [1]. Para que tuviera el olor de la colmena, la maqueta se colocó dentro de la jaula de alambre de la colmena unos días antes del experimento [1].
La sacudida del abdomen se realiza 13 veces por segundo. Para reducir el ruido, se usó un solo motor de rotación para hacer vibrar la maqueta, desplazándola unos 20 mm del eje de rotación para vincular el ángulo de giro con el movimiento lateral del cuerpo [1]. La carrera de retorno se ralentizó un 40%, pasando de los 20 mm por segundo reales a 12 mm por segundo, para reducir el ruido mecánico [1]. Los parámetros de la danza se crearon a partir de registros de abejas reales que informaban sobre una fuente de alimento a unos 230 metros. En el experimento, las abejas fueron entrenadas en 2 fuentes de alimento artificiales (con agua azucarada) a 200 metros de la colmena [1]. No es una copia perfecta, sino una danza diseñada buscando reducir el ruido.
6. Resultados del radar: ¿volaron las abejas en la dirección indicada por la danza?
Los vuelos de las abejas que siguieron la danza se registraron con un radar de armónico. Se les colocó un pequeño transpondedor (un componente que responde a ondas de radio) en la espalda para rastrear su trayectoria [1]. Las trayectorias de los vuelos rastreados coincidían con la dirección indicada por el robot. El artículo interpreta esto como que la información de dirección fue transmitida [1]. Sin embargo, de las 6 abejas seguidoras marcadas, solo 4 tienen registro de radar. El propio artículo describe el número de casos como "anecdótico" [1].
Un individuo voló a un lugar en la dirección de la danza, diferente al lugar donde obtuvo alimento el día anterior. Otro individuo voló al lugar anterior [1]. Estos son ejemplos individuales; no todas las abejas actúan así. Los investigadores señalan un desafío: alrededor de una abeja real se agrupan muchas abejas a la vez. Con el robot, solo en 2 de los 80 casos hubo 2 abejas leyendo la señal simultáneamente (2.5%) [1]. El hecho de que la actividad se observó solo en 8 de 13 días también es un punto a mejorar. El artículo considera que mejorar la atracción es una "tarea de investigación pendiente" [1]. El robot aún no puede "invitar libremente" a las abejas, pero fue un paso claro para investigar qué señales funcionan en la oscuridad.
7. Cómo se usa la idea de la danza para transmitir ubicaciones entre robots
La idea de imitar la danza se usa también para la coordinación entre robots. Un estudio de 2022 del Instituto Indio de Ciencias y la Universidad de Maryland investigó cómo un robot transmite a otro la dirección de avance mediante la orientación de una figura trazada en el suelo, y la distancia mediante el tiempo que tarda en trazarla. El objetivo es la coordinación en lugares sin redes de comunicación [6].
Para probar esto en casa, jueguen a ser abejas con un familiar o amigo. Primero, acuerden qué representa la orientación del cuerpo y la duración del movimiento. Luego, una persona esconde un objeto pequeño en la habitación. La persona que esconde debe mostrar la ubicación sin usar palabras, moviendo el cuerpo. La orientación indica la dirección y la duración del movimiento indica la distancia. La otra persona busca el objeto observando. Sin un acuerdo previo, no se transmite el mensaje. Es útil decidir primero qué representa la orientación del cuerpo. Las abejas tienen este acuerdo al usar la vertical del panal como referencia, donde la vertical representa el sentido hacia el sol [2]. Si pensamos que las abejas usan muchas más señales simultáneamente en la oscuridad, entenderemos mejor la importancia de que el robot fuera seguido.