© Copyright Menno Schilthuizen Robotkreeft kan prima ruiken Een Nederlandse onderzoeker heeft in de Verenigde Staten een robotkreeft gebouwd die onder water kan ruiken. Op grond van beperkte informatie kan hij zonder aarzelingen een geurbron opsporen. MENNO SCHILTHUIZEN (Oorspronkelijk verschenen in de Volkskrant, 20 augustus 1997.) Wie Provence zegt, denkt ogenblikkelijk aan de zwoele mediterrane geuren van tijm en lavendel. En schippers kunnen op mistige nachten soms de nabijheid van land afleiden uit een plotseling opgevangen vleugje dennengeur. Of stel je voor: je loopt op straat en ruikt ineens de lucht van versgebakken brood; automatisch kijk je om je heen of je ergens een bakkerij ziet. Mensen zijn blijkbaar goed in het associëren van geuren met beelden. Maar moeilijker krijgen we het als we iets onbekends ruiken. Almaar 'wat ruik ik toch?' prevelend, zigzaggen we door de kamer en proberen vergeefs de bron van de geur te traceren. Veel dieren zijn daar een stuk behendiger in. Kreeften bijvoorbeeld kunnen binnen een halve minuut een twee meter ver gelegen geurbron lokaliseren, uitsluitend geleid door hun neus, of liever gezegd, door hun antennules, de sprieten op hun kop. Kreeften bewonen dan ook een 'geurlandschap'. Voor het vinden van voedsel en partners zijn ze helemaal afhankelijk van wat ze onder water 'opsnuiven'. Want dat ze in zee leven maakt niet uit, zegt de bioloog J. Atema, 'geur gedraagt zich onder water precies hetzelfde als erboven.' De Nederlander Atema, hoogleraar biofysica aan de Universiteit van Boston, houdt zich al jaren bezig met de geurzin van kreeften. Tijdens een bezoek vorige week aan het Instituut voor Evolutionaire en Ecologische Wetenschappen in Leiden, legde hij uit waarom. 'Een uitwaaierende pluim van geur of rook heeft ruwweg de vorm van een wimpel', zegt hij. 'Als je vanuit een vliegtuig neerkijkt op een olievlek op zee zie je dat heel duidelijk. Een onregelmatig, maar vanaf het lekkende schip steeds wijder wordend spoor. 'Maar als je nu uit dat vliegtuig middenin de olievlek zou springen, dan wordt het ineens veel moeilijker om je plaats ten opzichte van de bron te bepalen. Want op kleine schaal verdwijnt die duidelijke verdikking van olie in de richting van de bron. Er zijn talloze plekjes waar toevallig meer of minder olie drijft. Het patroon is turbulent.' En turbulentie is de nachtmerrie van iedere natuurkundige. Je kunt het wel beschrijven, maar niet voorspellen. En dus is het ook heel moeilijk om uit een turbulente geurpluim met allerlei kleinere en grotere draaikolkjes informatie te halen over de positie van de bron. Toch hebben kreeften er weinig moeite mee. Maar hoe doen ze dat? Om die vraag te beantwoorden, bouwde Atema een kunstmatige kreeftenneus: twee sensoren met dezelfde dikte en positie (3 centimeter uit elkaar) als de voelharen die de kreeft op zijn antennules heeft staan. Deze kunstmatige neus werd vervolgens in het laboratorium in een geurpluim geplaatst. Het bleek dat de sensoren nuttige informatie konden leveren: wanneer een draaikolkje de neus van links naar rechts passeerde, gaf eerst de linker en dan de rechter sensor een signaal af. En doordat de draaikolkjes zich meestal van het midden van de pluim naar buiten bewogen, zou de kreeft hieruit zijn positie kunnen bepalen. Bovendien waren draaikolkjes dichtbij de bron smaller dan die op grotere afstand. Atema plaatste vervolgens elektroden in de voelharen van levende kreeften en kon zo aantonen dat de echte voelharen van het dier dezelfde signalen oppikken. Dus de antennules van de kreeft leveren in principe bruikbare gegevens voor het dier om zijn weg te vinden. Maar is dat de enige informatie die het gebruikt? Atema: 'We wisten natuurlijk niet of kreeften niet ook nog allerlei andere zintuigen gebruiken. Stroomsnelheden van het water bijvoorbeeld.' En dit is het punt waarop RoboLobster zijn intrede deed. Samen met enkele studenten bouwde Atema een robotkreeft. Een soort miniatuur onderwater-gierkar met daarop weer de twee sensoren. Aan boord (in de giertank) zat een computer waarin het gedrag van een echte kreeft werd geprogrammeerd, althans een kreeft zoals Atema dacht dat hij werkte, gebaseerd op de resultaten met de kunstmatige neus. De vraag was nu of RoboLobster, net als echte kreeften, in staat zou zijn de bron van een geurpluim te vinden, puur en alleen op basis van de signalen uit zijn computerneus. De resultaten waren verrassend. In de meeste proeven reed RoboLobster zonder aarzelen op het pijpje af waaruit de geurstof zich verspreidde. Atema: 'We hebben filmpjes laten zien op congressen van robotmakers en die lui waren behoorlijk onder de indruk. Een robot die echt werkt, schijnt nogal uitzonderlijk te zijn.' Het succes van RoboLobster is vooral prettig voor Atema omdat hij al jaren probeert de Amerikaanse marine voor zijn werk te interesseren. Robots als RoboLobster zouden bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden om zeemijnen op te sporen. Want mijnen, zegt Atema, 'geven ook geur af'. Hoewel Atema vermoedt dat de marine een voorkeur heeft voor het gebruik van sonar voor dit soort dingen, zijn de militairen nu toch overstag. Er is een samenwerking tot stand gekomen waarbij een van de mogelijkheden het ontwikkelen is van RoboFish: een robot die in drie dimensies kan ruiken. 'En dat allemaal geïnspireerd op echte biologie', straalt Atema.