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會(huì)飛的數(shù)據(jù)收集法寶！科研人員給蜜蜂穿上電子背包：輕松實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)分析與監(jiān)測(cè)

2018-12-17 11:18 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 來(lái)源：前瞻網(wǎng)
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  華盛頓大學(xué)的研究人員巧妙地為蜜蜂配備了可以感知周?chē)h(huán)境并收集數(shù)據(jù)的電子背包，以解決小型無(wú)人機(jī)電池壽命不足的問(wèn)題。  他們不是...

  華盛頓大學(xué)的研究人員巧妙地為蜜蜂配備了可以感知周?chē)?a href="http://www.hldxsj.cn/sell/search.php?keyword=%E7%8E%AF%E5%A2%83" title="環(huán)境" target="_blank">環(huán)境并收集數(shù)據(jù)的電子背包，以解決小型無(wú)人機(jī)電池壽命不足的問(wèn)題。

  他們不是從頭開(kāi)始構(gòu)建無(wú)人機(jī)，而是將這些電子芯片安裝在蜜蜂們的身上。它有一個(gè)裝有電子元件和電池的小晶片，可以無(wú)線充電。

  （圖源：University of Washington）

  在農(nóng)業(yè)方面，一般的無(wú)人機(jī)因其可以噴灑殺蟲(chóng)劑、幫助授粉和評(píng)估作物健康等一系列功用成為了得力助手，但它們往往體積龐大、價(jià)格昂貴，通常在短時(shí)間飛行后就需要回到地面充電。

  但“背包蜜蜂”則解決了這些問(wèn)題。該研究的資深作者Shyam Gollakota表示，“無(wú)人機(jī)可以在需要再次充電之前飛行10-20分鐘，而我們的蜜蜂可以收集數(shù)小時(shí)的數(shù)據(jù)。”“我們第一次展示了使用昆蟲(chóng)代替無(wú)人機(jī)進(jìn)行所有這些計(jì)算和傳感的可能性?！?

  為此，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種小型設(shè)備，可以放在大黃蜂的背上，以追蹤它們的位置并感知周?chē)h(huán)境。這些背包內(nèi)置了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，用于監(jiān)控溫度、濕度和光強(qiáng)度的傳感器，可充電電池和用于定位跟蹤和傳輸數(shù)據(jù)的接收器。其僅重102毫克，該團(tuán)隊(duì)表示大約有七粒大米那么重。

  相比之下，一只成年大黃蜂的體重可能是它的2到6倍?！拔覀儧Q定使用大黃蜂，因?yàn)樗鼈冏銐虼?，可以攜帶一個(gè)可以為我們的系統(tǒng)供電的微型電池，”大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系博士生Iyer在接受采訪時(shí)表示。當(dāng)大黃蜂返回蜂巢時(shí)，可以攜帶四分之三的體重的花粉和花蜜。

  GPS技術(shù)是無(wú)人機(jī)中位置跟蹤的標(biāo)準(zhǔn)，但研究人員發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)會(huì)從小背包電池中消耗太多電力。相反，他們建立了一個(gè)多個(gè)天線的基站，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)廣播信號(hào)，并使用背包中的接收器通過(guò)計(jì)算信號(hào)的角度和強(qiáng)度來(lái)對(duì)蜜蜂在該區(qū)域中的位置進(jìn)行三角測(cè)量（位置追蹤）。該系統(tǒng)可以在80米（262.5英尺）范圍內(nèi)精確跟蹤蜜蜂。

  電池可以供電7個(gè)小時(shí)甚至整個(gè)白天。當(dāng)昆蟲(chóng)返回蜂巢過(guò)夜時(shí)，電池會(huì)以無(wú)線方式充電，而他們收集的數(shù)據(jù)則通過(guò)反向散射通信上傳。研究人員表示，這可以用作一種“活物聯(lián)網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)，例如收集整個(gè)農(nóng)場(chǎng)的信息。大黃蜂們會(huì)小心翼翼地保護(hù)好這款背包，因?yàn)樗鼈冇X(jué)得這是自己采集的花粉和花蜜。

  創(chuàng)作者之一Sawyer Fuller說(shuō)：“看看蜜蜂是否更喜歡農(nóng)場(chǎng)的一個(gè)區(qū)域并且不經(jīng)常訪問(wèn)其他區(qū)域?qū)?huì)很有趣。” “或者，如果你想知道某個(gè)特定區(qū)域發(fā)生了什么，你也可以對(duì)背包進(jìn)行編程，然后使其在到達(dá)某個(gè)地方時(shí)讀取溫度。

  蜜蜂對(duì)環(huán)境、農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)至關(guān)重要，但過(guò)去50年來(lái)，全球范圍內(nèi)蜜蜂的數(shù)量一直在減少：從1947年到2008年，美國(guó)從擁有590萬(wàn)個(gè)蜜蜂養(yǎng)殖地縮減成不到250萬(wàn)個(gè)，大約減少了60%。澳大利亞的全球蜜蜂健康倡議（GIHH）則開(kāi)發(fā)了一個(gè)節(jié)能的微型傳感器平臺(tái)，科研人員可以有史以來(lái)第一次以前所未有的細(xì)節(jié)追蹤每個(gè)蜜蜂的活動(dòng)：覓食時(shí)間長(zhǎng)度、兩次飛行之間的休息時(shí)間以及在蜂房之間的活動(dòng)情況。他們甚至能知道蜜蜂的確切死亡時(shí)間，因?yàn)閭鞲衅鞒掷m(xù)蜜蜂生命的一生——在兩到四個(gè)月之間。

  這并不是科學(xué)家第一次嘗試以電子方式增強(qiáng)昆蟲(chóng)。他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出遙控甲蟲(chóng)和蜻蜓，由于其高度先進(jìn)的嗅覺(jué)，蝗蟲(chóng)可以用于嗅出爆炸物，并且可以使用機(jī)器人蟑螂來(lái)地毯式內(nèi)測(cè)建筑物，甚至可以幫助找到災(zāi)區(qū)的幸存者。

  很快我們就可以在農(nóng)場(chǎng)中用上“背包蜜蜂”了。在此之前，研究團(tuán)隊(duì)表示，還面臨著一些瓶頸和挑戰(zhàn)：到目前為止，小型背包只能存儲(chǔ)同樣小的30 KB數(shù)據(jù)，這限制了可以使用的傳感器類(lèi)型。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃嘗試制作可以將數(shù)據(jù)直播到“蜂巢”（Hive）的系統(tǒng)，甚至可能使它們適合相機(jī)。

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