无人机越小,飞行时间就会越短,因为无人机在空中飞行需要消耗大量的能量,而更多的能量则意味着更重的电池。如果你的无人机是昆虫的大小,你会怎么做?

科学家选择蜜蜂作为飞行器

如今物联网已经相当普及,但无人机在对物联网技术的应用中,还存在一些问题,比如价格高、续航短,无人机越小,飞行时间越短。(译者注:物联网,Internet of Things,简称IoT,即通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。)

为了克服这方面的问题,华盛顿大学的研究人员决定用蜜蜂作为飞行器,让他们的“无人机”在飞行中可以持续大约七个小时。

与人造无人机不同,蜜蜂可以飞行数小时,可以感知电子物体无法感知的东西。

与人造无人机不同,蜜蜂可以飞行数小时,可以感知电子物体无法感知的东西。

他们研究出一款新传感器“背包”,小到可以放在蜜蜂的背上,而不影响蜜蜂的正常飞行。“背包”可以跟着蜜蜂不断活动并持续检测农场中的温度、湿度以及作物的健康状况等信息。这一项目被形象地称为“Living IoT”——是一种飞行无限平台,包括传感器、无线通信和位置跟踪器,可搭载活昆虫。

大学电气与计算机工程系的博士生维克拉姆·艾耶(Vikram Iyer)说,“我们决定使用大黄蜂,因为它们足够大,可以携带可为我们系统供电的微型电池。”

夏安纳·戈尔拉科塔(Gollakota)说,与人造无人机不同,蜜蜂可以飞行数小时,也可以感知电子物体无法做到的事情。

他说:“虽然蜜蜂会被特定的东西所吸引,比如它喜欢授粉的植物。除了了解环境,你还可以了解蜜蜂的行为方式。”

威斯康星大学的工程师声称传感器不会以任何方式伤害蜜蜂,“整个过程非常简单,我们所做的只是给蜜蜂穿上一个小背包,蜜蜂很容易携带,它们会飞来飞去,完全没问题。”

如何获取蜜蜂位置?

虽然用蜜蜂代替无人机解决了飞行动力的问题,但该技术存仍存在许多问题:首先,蜜蜂的体型较小,携带能力非常有限;第二,安装在蜜蜂上的GPS接收器会需要消耗不少电量。

马克·斯通/华盛顿大学-UW团队设计了一种重达102毫克的传感器“背包”,重量约为7粒大米的重量。

马克·斯通/华盛顿大学-UW团队设计了一种重达102毫克的传感器“背包”,重量约为7粒大米的重量。

为了开发适合蜜蜂携带同时还能感知其位置的传感器“背包”,研究人员又提出了一种无需电力即可定位蜜蜂的方法——即在农场内设置一个能在一定范围内发射信号的多天线基站。

因为蜜蜂几乎总是在蜂巢100米范围内飞行,所以蜜蜂背上的接收器能识别这些信号的强度和角度,通过三角定位法可以得出蜜蜂的位置信息并将其记录下来。

获取农场信息

整个传感器组件仅需几美元,重量仅为102毫克,约为7粒未煮过的米的重量。(大黄蜂可以携带接近其体重的有效载荷,一只蜂的重量大约为113毫克。)

由于蜜蜂可以自行飞行,因此背包只需要一个可以持续七个小时飞行的微型可充电电池,为背包供电的可充电电池重月70毫克,还剩下30毫克以上可以用于传感器和定位系统,跟踪农场内多个位置的具体信息。

当蜜蜂返回蜂巢过夜时,电池会重新充电并上传数据。最终,蜜蜂将能够编译有关整个农场的信息。

拯救濒临灭绝的种群

除了获取环境信息,我们还可以了解蜜蜂的行为方式,可以理解为什么这些蜜蜂会濒临灭绝。

蜜蜂是农作物的主要传粉媒介,没有它们,我们三分之一的食物就会消失。但据环境保护局称,自90年代末以来,因为气候变化、农药、寄生虫、疾病、栖息地丧失和有害的螨虫侵袭,蜂群在全球范围内以惊人的速度消失。

而即时的温度和湿度更新可以表明蜜蜂的活动和健康状况。

展望未来

随着时间的推移,工程师计划在传感器上添加摄像头。

夏安纳·戈尔拉科塔(Gollakota)说:“但在此之前,我们需要在此之前解决安全和隐私方面的问题,因为一旦你将摄像机放在昆虫身上,就会产生其他影响。”【全文完】

来源:NBC News
作者:Barbara Booth
编译:何建平
校改:苏舒

 

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