Forschung

Die Winterdormanz ist eine Periode eingeschränkter Entwicklung, die es Insekten erlaubt ungünstige Umweltbedingungen zu überstehen. Sie kann als unmittelbare Reaktion auf schädliche Bedingungen erfolgen (Quieszenz), oder in Form eines komplexeren und dynamischen Prozesses, der Diapause. Die fakultative Diapause wird durch spezifische Umweltreize ausgelöst die typischerweise ungünstigen Bedingungen vorangehen, vor allem eine abnehmende Photoperiode. Die obligate Diapause ist genetisch fixiert und tritt unabhängig von äußeren Bedingungen auf. Winterdormanz ist dabei stets mit reduzierter Aktivität und metabolischen Anpassungen verbunden. Die oligophage, koinobionte und endoparasitische Brackwespe Glyptapanteles liparidis zählt zu den bedeutendsten natürlichen Gegenspielern des Schwammspinners, Lymantria dispar, einem wichtigen laubfressenden Schädling in Eichenwäldern. Trotz einer langen Forschungsgeschichte in diesem Wirt-Parasitoid-System, ist die Frage der Überwinterungsbiologie von G. liparidis bis heute nur unzureichend geklärt. Eier oder Larven des ersten Stadiums der Wespe überwintern im Inneren einer Wirtsraupe. Nachdem der univoltine Schwammspinner im Ei überwintert, ist die multivoltine Brackwespe auf andere Schmetterlingsarten als Alternativwirte angewiesen, die im Raupenstadium überwintern. Ein möglicher Überwinterungswirt ist der Eichenspinner, Lasiocampa quercus, eine weitverbreitete Art in Eichenwäldern mit breiter ökologischer Amplitude. Hier überwintern junge bis mittlere Raupenstadien, wobei auch die Überwinterungsbiologie des Eichenspinners bisher nur unzureichend untersucht ist. Unser Ziel ist die Untersuchung der Überwinterungsstrategie der parasitischen Wespe und ihres potenziellen Überwinterungswirtes. Weiter soll geklärt werden, ob sich verändernde Umweltbedingungen zu einer Asynchronität in der Entwicklung von Parasitoid und Wirt führen können. Die Induktion, Dauer und Intensität der Winterdormanz von G. liparidis und L. quercus wird in Labor- und Semi-Freiland-Experimenten untersucht. Verschiedene Entwicklungsstadien der Versuchstiere werden dabei unterschiedlichen Photoperioden und Temperaturen ausgesetzt. Parasitierte Wirtsraupen werden in regelmäßigen Abständen seziert, um den Entwicklungsfortschritt der Wespenlarven im Inneren des Wirtes zu dokumentieren. Metabolische Anpassungen wie Futterkonsumation und Kotabgabe, Atmungsaktivität, Unterkühlungsfähigkeit und die Konzentration bestimmter Metaboliten wie Glykogen, Trehalose, mehrwertiger Alkohole, Aminosäuren und Proteine in der Hämolymphe werden gemessen.

In diesem Projekt werden neuartige Szenarien getestet und bewertet und es wird daran gearbeitet, wie man den "gesunden Menschenverstand" in Roboter einbringen kann. Der verfolgte Ansatz ist "Human-in-the-Loop", der die Vorteile menschlicher Experten mit den Vorteilen der KI kombiniert. Konkret werden in diesem Projekt Einsatzszenarien von Robotern in der Forsttechnik getestet und evaluiert und neue Einsatzszenarien vorgestellt. Die Neuartigkeit dieses Ansatzes ermöglicht es uns, Grundlagen in Bezug auf Anforderungen, Herausforderungen und zukünftige Möglichkeiten im Umgang mit solchen Systemen zu erforschen und so den Weg für fortgeschrittenere Grundlagenprojekte oder Anwendungen zu ebnen. Konkret soll dieses Projekt zu einer Reihe von internationalen Veröffentlichungen und einer Infrastruktur führen um die Grundlagen für den Einsatz zukünftiger KI-Technologien zu erforschen und zu testen und sie in der Lehre anzuwenden. Schließlich könnte auch der entstehende Roboter-Testpark in Tulln - neben dem neuen Haus der Digitalisierung - ein breites Interesse an dem Thema wecken. Die Forschungsmethodik folgt einem 3G-Pionier-Forschungsansatz mit agilem, menschenzentriertem Design: Generation 1 Erprobung bestehender Technologie, Generation 2 Anpassung bestehender Technologie mit kostengünstigen Mitteln, Generation 3 fortgeschrittene Anpassung, die über den Stand der Technik hinausgeht und gemeinsam mit unseren Partnern in Kanada und Großbritannien - weltweit führenden Robotikinstituten - geplant ist. Die durch diesen Vorschlag finanzierte Infrastruktur wird bestehenden Projekten dienen und soll neue, größere Projekte (z.B. in der EU) anspornen. Ein Mehrwert ist auf drei Ebenen geplant: 1) für die internationale KI-Forschungsgemeinschaft durch Publikationen, 2) für das Land Niederösterreich durch a) spätere praktische Anwendungsmöglichkeiten und b) als wichtiger Beitrag zur Lehre und zur Steigerung der Attraktivität der KI-Ausbildung für junge Forscher, um dem Arbeitskräftemangel in der KI entgegenzuwirken.

Unsere Vision ist es, das Modul zur Sammlung von Isotopenproben für die Analyse mit den verfügbareren laserbasierten Systemen für die Isotopenanalyse weiterzuentwickeln. Die Idee ist, dass das System auf jede geeignete kommerziell erhältliche Drohne oder jedes Luftschiff passen könnte und unabhängig vom Drohnensystem gesteuert werden könnte. Wir haben ein solches System für Isotopenverhältnis-Massenspektrometersysteme in den FFG-Projekten Iso-2-Drone entwickelt, aber die Entwicklung des Systems für Laser würde die Reichweite und Anwendbarkeit des Systems erheblich verbessern. In den ersten Monaten wird das Isotopenproben-Sammelmodul so konstruiert und programmiert, dass es in eine geeignete kommerziell erhältliche Drohne oder ein Luftschiff passt; Dies ist ein iterativer Prozess, der von der Methode der Probenentnahme abhängt. Das spezifische Ziel des Projekts wird die Entwicklung eines Moduls zur Sammlung von Isotopenproben sein, das auf eine kommerziell erhältliche Drohne oder ein Luftschiff passt. Wir werden testen, ob das System dann mit den CDR-Lasersystemen zur Isotopenanalyse vernetzt werden kann. Wir haben eine Reihe methodischer Verbesserungen vorgenommen, die es uns ermöglichen würden, 18-O und die Treibhausgase CO2, Methan und Lachgas zu untersuchen. Wir versuchen nun festzustellen, ob dies auf dem CDRS-System möglich wäre.