26.07.2017

Wie mit Big Data das Bienensterben verhindert werden soll

Das Startup „Beeand.me“ aus Montenegro hat ein Monitoring-System für Bienenstöcke entwickelt. Mithilfe von Big-Data-Analysen wollen die Jungunternehmer Bienen besser verstehen, die Ursachen für das Bienensterben finden und Imkern die Arbeit erleichtern.
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(c) Foto: Fotolia

Es sollte lediglich eine kleine Hilfestellung für den Großvater von Elma Hot werden, einen Imker aus Montenegro. Alle zehn Tage verbrachte er viele Stunden in den montenegrinischen Bergen, um zu sehen, ob es seinen Bienen auch gut gehe. Die Idee, den Großvater etwas zu entlasten, war der Anfang für Beeand.me. Die Softwarespezialistin Elma Hot begann 2015 gemeinsam mit dem Hardware-Entwickler und Doktoranden Alija Dervic, ein Monitoring-System zu entwickeln, das Imkern dabei helfen soll, einen besseren Überblick über die Vorgänge in ihren Bienenstöcken zu erhalten. Dass diese Big-Data-Lösung wertvolle wissenschaftliche Erkenntnisse über das Verhalten von Bienen und auch das Bienensterben liefern kann, wurde ihnen erst später bewusst.

Überall abrufbar

Mittels einer schmalbandigen Funktechnik namens Narrowband Internet of Things (NB-IoT) sammelt das System relevante Daten, speichert sie in der Cloud und der Imker kann sie jederzeit via SMS, Smartphone oder Webbrowser abrufen. In jedem Bienenstock befindet sich eine mit zahlreichen Sensoren ausgestattete Monitoring-Station. „Wir messen die Feuchtigkeit, Temperatur, das Gewicht und die Geräuschkulisse im Bienenstock – unser Tool ist sozusagen ein Babyphon für Bienen“, erklärt Elma Hot. Anhand der vier Komponenten lässt sich sehr gut eruieren, wie es den Bienen geht. Der Geräuschpegel gibt Auskunft über den Gesundheitszustand der Insekten. Wird es lauter oder leiser im Bienenstock, heißt das, dass mit dem Volk etwas nicht stimmt.Die Temperatur im Stock wiederum lässt Rückschlüsse auf die Aktivität der Bienen zu: Ist sie höher, sind die Insekten fleißiger und der Bienenstock wird schwerer, da sie mehr Honig produzieren. Die NB-IoT-Netzwerktechnologie eignet sich hier sehr gut, da die Reichweite größer ist als bei gewöhnlichen Handynetzwerken. „Die Robustheit und die lange Akkulaufzeit kombiniert mit einem wettbewerbsfähigen Preis spielen eine essenzielle Rolle für uns“, ergänzt Hot.

Unbekannte Ursache

„Wenn die Biene einmal von der Erde verschwindet, hat der Mensch nur noch vier Jahre zu leben“ – ob Albert Einstein das wirklich gesagt hat, ist ungeklärt – ebenso die Gründe für das drastische Bienensterben. „Wir wissen nicht, warum Bienen sterben. Pestizide, elektromagnetische Wellen oder Signale – all diese Faktoren kommen infrage, vielleicht sind es aber auch ganz andere Gründe. Mit gezieltem Data-Mining erhoffen wir uns, bald mehr über die Gründe für das Sterben der Tiere zu wissen“, sagt Beeand.me-Gründerin Hot. Gemeinsam mit Experten sollen künftig die Daten ausgewertet werden, in der Hoffnung, Muster und Zusammenhänge zwischen dem Sterben von Bienenvölkern und Umwelteinflüssen zu entdecken. Dazu werden sogenannte Heat Maps erstellt, die zeigen sollen, an welchen Orten es mit größerer Wahrscheinlichkeit zum Bienensterben kommt. Gut steht es jedenfalls nicht um die Bienen: Beispielsweise starb in den USA während der vergangenen drei Jahre die Hälfte der dort lebenden Bienen. In China sind Menschen teilweise schon jetzt dazu gezwungen, Pflanzen händisch zu bestäuben, und in manchen Ländern wird bereits an der Entwicklung von Roboterbienen gearbeitet. Die Menschheit sei aber noch nicht bereit für Roboterbienen oder Ähnliches, wir müssten etwas gegen das Bienensterben unternehmen, meint Alija Dervic besorgt. Immerhin sind Bienen auch ein wichtiger Faktor in der landwirtschaftlichen Wertschöpfung, sie bestäuben 80 Prozent unserer Nutz- und Wildpflanzen.

In Montenegro leben rund 620.000 Menschen. Beeand.me ist überhaupt erst das dritte Software-Startup des Landes „In Österreich haben wir viele Möglichkeiten und viele potenzielle Partner“, sagt Hot. Sozusagen als Pilotprojekt hat Beeand.me kostenlos 50 Geräte an Imker in ganz Österreich verteilt – einerseits, um Feedback zum Produkt zu bekommen, andererseits, um die ersten Daten zu sammeln. „Wir müssen noch die optimalen Algorithmen entwickeln. Eine volle Datenbank ohne die richtigen Informationen und das entsprechende Data-Mining ist nutzlos“, erklärt die 24-Jährige, deren Masterarbeit von Data-Mining handelt. Aus einer kleinen Idee hat sich für Beeand.me ein ambitioniertes Projekt entwickelt: „Wir wollen den Imkern, den Bienen und schlussendlich auch der Menschheit helfen.“

Verkaufsstart 2018

Der offizielle Rollout des Startups soll im kommenden Jahr erfolgen. Die Kosten für das Ausrüsten eines Bienenstocks werden bei etwa 700 Euro starten, allerdings gibt es von der Europäischen Union eine Förderung in Höhe von 43 Prozent, wodurch sich die Kosten auf gut 400 Euro belaufen. Den Gründern zufolge sollen sich die Anschaffungskosten nach fünf Jahren amortisiert haben. Attraktiv ist Beeand.me nicht nur für Imker am Land: An vielen prominenten Plätzen wie etwa dem Dach des Wiener Rathauses (seit 2012) sind Bienen angesiedelt, auch auf Dächern von großen Firmen, Hotels oder Casinos werden Bienenstöcke immer beliebter. Wer den urbanen Bereich grüner gestalten möchte, liegt mit Bienen voll im Trend. Außerdem sind die Insekten gut fürs Image.

Jeden Bienenstock jederzeit und unabhängig von dessen Standort überwachen zu können bedeutet Zeit- und Kostenersparnis für jeden Imker. „Wir rechnen damit, dass ein Imker 25 Prozent mehr Bienenstöcke betreuen kann, was wiederum zu einer Gewinnsteigerung von 25 Prozent führt“, erklärt Martin Bittner, Business Angel von Beeand.me. Ein Bienenvolk produziert pro Stock zwischen 20 und 30 Kilogramm Honig pro Jahr. In einem Bienenstock leben in der Regel 50.000 bis 70.000 Bienen. Die Insekten legen etwa 100.000 Kilometer zurück, um ein Kilogramm Honig zu produzieren, und besuchen dafür zwischen ein und sechs Millionen Blüten.

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Andreas Onea: Der Para-Schwimmer und ORF-Moderator ist einer der Beteiligten am offenen Datensatz von Ottobock. © Ottobock

„Wer nicht sichtbar ist, existiert nicht. Ganz einfach“, sagt Onea im brutkasten-Gespräch. Menschen mit körperlicher Behinderung lägen laut dem ORF-Moderator in der Gesellschaft unter der Wahrnehmungsgrenze, und diese Unsichtbarkeit verhindere die Teilhabe. Auch die KI trage dazu bei: Derzeit stellten KI-Modelle Menschen mit körperlicher Behinderung nicht richtig dar. Auf manchen generierten Bildern hat der Para-Schwimmer, der mit fünf Jahren seinen linken Arm verlor, einen halben Arm zu viel oder einen falsch dargestellten Stumpf. „Manche sagen vielleicht, das ist banal. Aber im Endeffekt geht es um Teilhabe. Und Teilhabe heißt, ich bin dabei“, sagt Onea. Dass Bildmodelle Behinderung verzerrt darstellen, ist auch wissenschaftlich dokumentiert. Eine im Juli veröffentlichte Untersuchung der Universität Utrecht, bislang als Preprint, zeigt, dass Text-zu-Bild-Modelle Menschen mit Behinderung etwa überwiegend als alt und weiß darstellen.

An dieser Teilhabe arbeitete einer der erfolgreichsten Para-Schwimmer Österreichs zusammen mit Microsoft und dem Prothesenhersteller Ottobock. Gemeinsam erstellten sie Trainingsmaterial, mit dem KI-Modelle lernen können. Das Ergebnis, zwei Datensätze mit jeweils rund 400 Bildern und bis zu 100 Videos, wurde für alle frei zugänglich auf der Open-Source-Plattform Hugging Face veröffentlicht. Es liegt nun an den KI-Unternehmen, sie zu nutzen. Onea hat eine eindeutige Vision für die Zukunft: „Wenn man eine Menschenmenge generiert, dann sollten da auch repräsentativ Rollstuhlfahrer, Amputierte und Blinde drinnen sein. Das wäre eben adäquate Sichtbarkeit.“

„Innovationsgeist aus Europa heraus fördern“

Das Projekt berührt die Debatte um digitale Souveränität. Laut Onea darf sich Europa nicht damit zufriedengeben, die Entwicklungen aus den USA und dem asiatischen Raum einfach nur zu regulieren. „Das darf nicht unser USP sein. Wir müssen den Innovationsgeist aus Europa heraus fördern, anstiften und ermöglichen. Ich glaube, dass wir wahnsinniges Potential haben“, sagt der Moderator. Aktuell sind US-Tech-Giganten wie Google und Microsoft federführend in der KI-Entwicklung. Von ihnen wünscht sich Onea mehr Rücksichtnahme in der Produktentwicklung. Für Menschen mit Behinderung kann es etwa schon ein Problem darstellen, eine Tastenkombination aus drei Tasten gleichzeitig zu drücken.

KI.Bilder zeigen Menschen mit Prothese oft falsch oder gar nicht | Foto: Microsoft

Die Möglichkeiten für Unternehmen

Der ORF-Moderator sieht wirtschaftliches Potential in inklusiver KI. „Wenn du deine Produkte, deine Services, deine KI-Wrapper so baust, dass sie von allen nutzbar sind, kannst du mehr Menschen damit erreichen“, erklärt er. Die Weltgesundheitsorganisation WHO schätzt die Zahl der Menschen mit erheblicher Behinderung weltweit auf 1,3 Milliarden. Gleichzeitig biete ein inklusiver Zugang zum Arbeitsmarkt auch Chancen für Unternehmen. Firmen, die auch Menschen mit Behinderung anstellen, hätten in ihren Teams laut Onea eine höhere Resilienz. „Ich muss seit meinem sechsten Lebensjahr jeden Tag Lösungen finden in einer Welt, die nicht darauf vorbereitet ist, dass ich einarmig da durchspaziere. Das heißt, ich habe eine irrsinnige Lösungsorientiertheit und Frustrationsschwelle“, sagt der 34-Jährige.

In Österreich gibt es bereits Firmen, die gezielt Menschen mit Beeinträchtigungen einstellen, etwa das Startup Responsible Annotation Services. Das Unternehmen annotiert Daten, das heißt, es fügt ihnen Informationen und Kennzeichnungen hinzu. Mit den annotierten Daten können KI-Systeme trainiert und verbessert werden. Wie der brutkasten im März des Vorjahres berichtete, besteht das Team nach eigenen Angaben großteils aus neurodivergenten Expert:innen, viele davon im Autismus-Spektrum, die außergewöhnliche Fähigkeiten in Mustererkennung, Konzentration und Konsistenz mitbringen. „Diese Menschen haben hier irrsinnige Fähigkeiten, weil sie wahnsinnig konzentriert sein können und wirklich auf die kleinsten Details Wert legen. Also solche Sachen, bei denen wir einfach im Regelspektrum die Nerven wegschmeißen“, sagt Onea.

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