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传感器还能这样用

前不久无人机扰乱航班飞行安全的新闻频发,让备受瞩目的无人机也蒙上了负面影响,事实上无人机在农业应用上有着非常明显的功用,它可以喷洒杀虫剂、帮助授粉以及评估作物健康等,但因其体积庞大、价格昂贵、电池寿命不足等问题而不能实现大规模推广。

 

面对无人机的这些问题,一支华盛顿大学的研究团队向蜜蜂出手了。他们在蜜蜂背部加上了一款可以感知周围环境并收集数据的微型电子背包,蜜蜂飞行在整个农场里,自然授粉的同时还能收集有用的数据信息。


该团队研究人员Shyam Gollakota表示,“无人机单次续航时间在10~20分钟左右,而蜜蜂可以收集数小时的数据。我们**次展示了使用昆虫代替无人机进行所有这些计算和传感的可能性。

 

为此,该团队开发了一种小型设备,可以放在大黄蜂的背部,以追踪它们的位置并感知周围环境。这些背包内置了数据存储空间,用于监控温度、湿度和光强度的传感器,可充电电池以及用于定位跟踪和传输数据的接收器。其仅重102毫克,该团队表示大约有七粒大米那么重。相比之下,一只成年大黄蜂的体重可能是该设备的2~6倍。

 

“我们决定使用大黄蜂,因为它们足够大,可以携带一个可以为我们的系统供电的微型电池,”另一位研究人员Iyer在接受采访时表示,当大黄蜂返回蜂巢时,可以携带四分之三体重的花粉和花蜜。

当然该系统也配备了GPS位置跟踪技术,但研究人员发现这会消耗太多背包电池的电量,所以他们建立了一个多天线基站,可以覆盖整个区域内的广播信号,这样背包中的接收器可以通过计算信号的角度和强度来对蜜蜂所在位置进行三角测量定位。实践表明,该系统可以在80米范围内实现蜜蜂精准跟踪。

 

当蜜蜂飞行了7个小时甚至整个白天后回巢时,电池会进行无线充电,并上传所收集到的数据信息。



研究人员称,这可以组成一个活动的物联网络,从而收集整个农场的信息。而且大黄蜂们会小心翼翼地保护好这款背包,因为它们觉得这是自己采集的花粉和花蜜。但另一位研究员Sawyer Fuller指出,收集整个农场的信息要看蜜蜂是否只喜欢在限定的农场范围内活动,还表示,“或者,如果你想知道某个特定区域发生了什么,你也可以对背包进行编程,然后使其到达某个特定区域去读取数据。”


蜜蜂对环境、农业和粮食生产至关重要,运用在农场中的“背包蜜蜂”其价值很快将被证实。但在此之前,该团队表示,这项研究还面临着一些瓶颈和挑战:到目前为止,小型背包只能存储同样小的30 KB数据,这限制了可以使用的传感器类型。从长远来看,该团队计划尝试制作可以将数据直播到“蜂巢”(Hive)的系统,甚至可能使它们适合相机。

 

事实上,这并不是科学家**次尝试以电子方式增强昆虫的感测能力。他们已经开发出遥控甲虫和蜻蜓,由于其高度先进的嗅觉,蝗虫可用于嗅出爆炸物,并且可以使用机器人蟑螂来地毯式内测建筑物,甚至可以帮助找到灾区的幸存者。