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背着背包的蜜蜂:下一支数据收集大军?
由华盛顿大学的研究人员提供，一只蜜蜂背上有一个电子传感器的“背包”。
来源:马克·斯通/华盛顿大学
研究人员为昆虫配备了各种传感器，以便在野外收集广泛的数据。
例如，研究人员在华盛顿大学(UW)已经成功地安装在蜜蜂传感器的背部，可以收集农场数据(温度、湿度和光线)长达7小时。
实验背后的概念是“让它们随意地飞到它们想飞的地方，一旦它们回到蜂巢，就收集数据，”华盛顿大学机械工程助理教授索耶·b·富勒(Sawyer B. Fuller)说。“一旦你有了飞行传感器节点，你可以想象收集更多关于农场健康的信息的能力，比如污染物的分布、湿度水平，或者能够早期检测疾病。”
这项研究旨在为农民捕捉有关植物和作物状况的具体信息。
与此同时，研究人员在加州大学伯克利分校他们开发了一种微型无线电系统，可以与甲虫身上的背包进行通信，以某种方式控制甲虫的飞行，但他们还没有掌握足够的技能来控制甲虫飞行的各个方面。
在南洋理工大学在新加坡，研究人员也在努力用背包来控制甲虫的移动，从而有效地制造出电子人，他们希望有一天可以用来搜寻地震和类似灾难中的幸存者。
此外，研究人员在康涅狄格大学通过将“芯片系统”的原型连接到昆虫的大脑中，通过无线通信模块接收昆虫的指令，科学家们已经成功地影响了昆虫的运动。“我们已经能够在一定程度上控制昆虫的运动，”康涅狄格大学的助理教授Abhishek Dutta说。
利用生物学
科学家表示，将活昆虫与技术结合的主要吸引力之一是，昆虫是工程学的奇迹，机器人专家一直无法复制。
“我对机器人研究得越多，对动物的运动能力就越印象深刻，”荷兰国立大学的教授Auke Jan Ijspeert说生物机器人实验室fédérale de Lausanne (EPFL，位于瑞士洛桑的瑞士联邦理工学院)。“它们只需要几滴糖就能飞行数小时，而且它们可以处理目前机器人难以处理的许多情况，比如风、碰撞、通过小缝隙和在不同运动模式之间切换;例如，走路和飞行。”
古尔登·科克特克是哈佛大学电气与电子工程系的助理教授Dokuz Eylul大学他指出，研究人员最好的活昆虫替代品——微型飞行机器人——最大的缺点是这种机器人消耗电池的速度非常快。
从本质上说，用一只活的昆虫(一种现成的复杂飞行机器)，创造一个可以在野外漫游的移动传感设备只是添加一些适用的微电子学和一个相对轻量级的电源的问题。
华盛顿大学的研究人员将这种优势最大化，他们给蜜蜂安装了一个仅重102毫克的传感器/电池背包。由于不受超重的拖累，蜜蜂可以在作物中随意飞行，捕捉长达7个小时的数据，然后当它们晚上回到蜂巢时，在不知情的情况下将数据上传到研究人员的电脑上。
最终，华盛顿大学的研究团队希望开发一种装有摄像头的蜜蜂背包，可以向农民直播有关植物健康的信息。
北卡罗莱纳州立大学电子与计算机工程系副教授Alper Bozkurt说。NCSU)表示，华盛顿大学的研究“就昆虫电子背包技术发展而言，是一项非常令人印象深刻的工作。”博兹库尔特观察到，在过去的几十年里，“出于不同的原因，人们进行了几次努力来测量各种昆虫，从了解昆虫的生理机能到监测它们的环境，从跟踪昆虫的位置到导航它们的运动。
“华盛顿大学的研究新奇之处在于将最新的电子技术整合到非常小的包裹中，并让大黄蜂在飞行过程中携带这些包裹。”
达到极限
当然，在电子昆虫领域工作的研究人员欣然承认，将活昆虫与微型计算机融合在一起有其局限性。
首先，蜜蜂“不能携带一个装有大量传感器的沉重背包，”他说Barani拉曼丹尼斯和芭芭拉凯斯勒职业发展副教授圣路易斯华盛顿大学．
此外，EPFL的Ijspeert说，为大量昆虫配备微型电子设备可能会给环境带来压力，因为当昆虫掉到地上死亡时，许多电子设备会分散。
另一个令人担忧的问题是，把昆虫和其他动物拖到科学实验中会带来伦理上的影响。
Ijspeeret说:“该领域的几个项目——例如，制造远程控制的昆虫——对动物的伤害相当大，有不同类型的损伤和手术干预。”“我个人对它们感到不安，并认为任何涉及动物-机器人界面的研究——甚至包括昆虫——都应该在推进之前进行谨慎的社会和伦理讨论。”
尽管存在这些担忧，研究电子增强虫子的研究人员看到了光明的未来。NCSU的博兹库尔特说:“我们生活在物联网时代，我们一直在观察微型低功耗电子设备和微型无线连接的指数级增长。这为我们工程师和生物学家提供了一些新的方法，以新颖的方式与昆虫合作，以解决一些现实生活中的问题，从环境污染到自然灾害后的搜救。”
事实上，Dokuz Eylul的Kokturk认为，未来几年，研究人员将为昆虫配备广泛的传感器，以探测声音、视频、气体、热量、生物特征等。“与机械无人机不同，混合昆虫无人机将是熟练的，”科克特克说。
此外，据华盛顿大学的拉曼说，一个真正的昆虫大军联合起来，带回一个特定场景或情况的极其多面的外观的可能性是非常真实的。
原因是:在野外，单个昆虫可能只能通过几个传感器飞行，但这并不妨碍科学家为数千只昆虫配备数百种不同的传感器，这些传感器加在一起可以为关心作物的农民、为在战区寻找弱点的军事人员、或为在大地震后执行侦察的应急小组提供极其详细的信息。
拉曼在谈到这种情况时说:“想想成群的昆虫。”
乔Dysart是美国纽约曼哈顿的一名互联网演讲家和商业顾问。
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