瞄準蚊子，發射！
本文榮獲「和院士一起做科普」2017年十佳新銳科普創客大賽文章類二等獎。
本文將介紹一種你前所未聞的對抗瘧疾的方法。
故事要從七年前的一場TED演講說起。演講者是曾任微軟首席技術官、高智發明創辦人之一的內森?梅爾沃德，演講的主題是對抗瘧疾的新手段。內森在演講中提到，噴洒殺蟲藥同時殺滅了其它昆蟲，污染環境，還會造成蚊子產生耐藥性。價格低廉的蚊帳雖然管用，但貧困的疫區居民更願意用它來捕魚。
內森就此提出了一個問題，有沒有什麼方法可以既低成本高效率地消滅蚊子，又不對環境造成破壞呢？緊接著他給出了自己的答案：
「讓我們利用一些家用電器……發出激光將蚊子射下來。」
用激光射蚊子，真地可能嗎？ 圖片來自網路
台下的觀眾發出一陣鬨笑。倒不是嘲笑，而是壓根就不敢相信，覺得他在開玩笑的笑聲。用激光打蚊子，這怎麼可能？
現在就讓我們來看看，內森和他的團隊如何匠心獨運，將不可能變為可能。
要想打蚊子，首先要找到蚊子在哪兒。為了保護生態環境，研發團隊一來就定下了一個細節性而又十分重要的目標——找到蚊子，且只針對蚊子，不傷及其它昆蟲。要做到這一點，就要對蚊子進行全方位的研究。通過研究蚊子的飛行特徵來找到它們，讓它們飛不起來。
內森說：「我們都是一群軟體男，做什麼事情都想編一套程序去進行數據收集和分析。」團隊收集數據的方式別出心裁：將蚊子放入充滿水霧的箱中，用一束綠光打在蚊子身上，再用高速攝影機記錄蚊子振翅時周邊水珠飛濺的情況，以此收集蚊子飛行動力學的各種數據，從而提煉出蚊子獨一無二的「身份信息」，將其與其它昆蟲區別開來。
收集雌蚊的「身份信息」 圖片來源：Intellectual Ventures
得到了這些數據，研發團隊並不滿意，還要在細節上更進一步——僅消滅蚊子還不夠，還要做到只消滅雌蚊子，因為只有雌蚊才會吸血傳播瘧疾。因此他們又從收集到的數據中，提煉出了雌蚊的數據。
敵人已經研究透徹，這下可以開始造激光滅蚊器了。
既然滅蚊器要推廣到欠發達地區，造價就一定要儘可能低才行。為了達到這個目標，團隊另闢蹊徑，在ebay上購買二手家用電器，藍光DVD機、激光印表機、手持攝像機等設備。手持攝像機擁有鏡頭，藍光DVD機配備有藍色激光發射器，而激光印表機的鏡式電流計可以精敏地操控激光指向。這些日常生活中淘汰的過期電子產品馬上就會迎來它們的第二次生命。
早期的激光滅蚊器模型 圖片來源：Intellectual Ventures
「廢物利用」的滅蚊器由兩部分組成，一台激光發射器和一面反光膜。第一步，激光發射器上安裝的紅外LED燈向反光膜發出紅外線。反光膜由逆反射材料製成，與交通標誌所採用的材料一樣。反光膜將紅外線反射回激光發射器，從而在兩者之間形成一道紅外線幕牆。這道紅外線幕牆就像一道邊界線，任何穿過它的東西都逃不過「守衛」的眼睛。
這名「守衛」是一隻安裝在激光發射器上的鏡頭。鏡頭隨時捕捉任何經過紅外幕牆的東西，昆蟲、人類、樹葉……只要穿過幕牆，就會被鏡頭拍下來。
「守衛」只負責發現入侵者，卻不會辨別對方的身份。這項工作要交給圖像處理技術。現有的圖像處理技術已經足夠成熟，可以識別穿過幕牆的東西是否為昆蟲。如果是的話，激光發射器會立即發射不會造成傷害的低能量激光指向該昆蟲，並利用光束控制技術，像一名隨時待發的狙擊手，將激光固定在昆蟲身上。
別忘了那一頭的反射膜，它的工作還沒結束。追蹤昆蟲的激光打在反射膜上彈回，為激光發射器送回一組強烈的反射光訊號。這組光訊號被即時送往光電二極體，並在此地被「翻譯」成電信號，提供有關這隻昆蟲的身份信息——振翅頻率、體型、個頭、飛行速度等等。
最後一步就該決定要不要「痛下殺手」了。通過剛才得到的昆蟲身份信息，系統會判斷出這是一隻會傳播瘧疾、應該被處死的雌蚊，還是一隻無辜的蜜蜂或者蝴蝶。如果是雌蚊，高能量的激光立即發射，「狙擊手」瞬間射下不受歡迎的闖入者。
蚊子被激光射中，再也飛不起來了 圖片來源：Intelletual Ventures
這便是激光滅蚊器的工作原理。TED演講的現場，內森展示了實驗室環境里激光射下蚊子的高速錄影，錄影中激光直接燒斷了蚊子的兩隻翅膀，精準度可見一斑。用內森的話說，光是看著就覺得爽！
可研發團隊並不滿足，他們還要精益求精。
他們在最後一步發射激光之前多加了一道安檢程序，確保此時激光發射器與目標之間沒有阻礙，特別是恰巧經過的人，確認之後再發射激光。這樣一來既保證了安全，又不用派專人在旁邊操作維護，節省下了人力成本。
在此基礎上，團隊又想到了可以改進的地方，進一步降低成本。燒斷蚊子的兩隻翅膀很了不起嗎？不，那樣太耗費能量。要知道瘧疾疫情嚴重的地方都是電力資源十分匱乏的地區，多燒一隻翅膀的能量看似微乎其微，但積少成多，說不定就成了壓死駱駝的最後一根稻草，斷絕了推廣滅蚊器的可能性。團隊的目標是只燒斷一隻翅膀，將能量損耗降到最低。
圖片中可見激光燒斷了蚊子的兩隻翅膀 圖片來源見水印
激光射蚊子，簡直是天方夜譚，還真被他們做到了。一時間，各大科技媒體紛紛報道。美國《時代》雜誌2011年將這款激光滅蚊器收錄進《百大科學新發現》中。TED演講視頻下方的留言區，網友紛紛留言，這麼好的東西，什麼時候上市了趕緊來一台。
可沒想到這一等就是七年。
七年，瘧疾仍在肆虐人間。世界衛生組織2016年的數據顯示，瘧疾仍是5歲以下兒童的一大殺手，在瘧疾高傳播的撒哈拉以南非洲地區，情勢尤其嚴重。人類對滅蚊的需求並未降低，為什麼再也沒聽到激光滅蚊器的消息了呢？難道說它已經像許許多多的發明創造一樣，曇花一現過後就迅速消失了？
激光滅蚊器到底出了什麼事？
圍繞這個問題有許多猜測，最可能的原因還是成本問題。平心而論，我們願意為一台滅蚊器出多少錢，幾十還是幾百，更多呢？價格的高企會讓絕大多數的顧客敬而遠之。連我們尚且如此，何況第三世界的國家？
這的確讓人感到遺憾。然而一項產品的終極檢驗都要由市場決定，大眾無法承受的產品終究只能是空中樓閣。無利可圖的情況下，沒人願意投資，沒有投資就降不下成本，這是一個死結。有時候再了不起的工匠精神，也不得不在商業利益前低頭。
然而，故事並沒有結束。
創造激光滅蚊器的團隊，這支極具匠心的團隊，不可能甘於原地踏步甚至就此放棄。工匠精神必將推動他們做更多的改進，如果實在受成本所限，就先解決投資問題再說。
山重水複疑無路，柳暗花明又一村。2017年2月，一則新聞掛在了麻省理工科技評論的網站上，標題令人眼前一亮——《能夠射殺昆蟲的激光防護籬即將首次投入實戰試驗》。
新聞中所說的「防護籬」就是七年前的激光滅蚊器！只不過這一次，滅蚊器的目標不是傳播瘧疾的蚊子，而是令美國果農倍感頭疼的亞洲柑橘木虱。這種害蟲大面積侵害弗羅里達州和加利福尼亞州的柑橘樹，傳播柑橘黃龍病，給果農造成極大的損失。美國農業部與內森的團隊合作，首次準備將激光滅蚊器投入試驗，檢驗其消滅柑橘木虱的能力。
滅蚊器變成了滅木虱器，實戰場地也由瘧疾疫區變成了美國柑橘園，但這並不代表開發團隊拋棄了阻擊瘧疾的人道主義目標。據團隊里負責商業化發展的成員介紹，讓激光滅蚊器先投入商業試用，正是為了證明它的有效性，獲得投資和訂單，從而降低產品的成本，最終投放到第三世界國家去。
更令人欣喜的是，沒有隨著時間消失的不僅是激光滅蚊器，還有研發團隊精益求精的工匠精神。他們對裝置做出了升級，邊長加寬三十米，高度加高三米。優化激光武器，進一步降低能耗，比原先更加節省能源。實驗中將蚊子的屍體放在顯微鏡下觀察，上面連一道燒焦的痕迹都找不到。
儘管這則新聞給人希望，我們仍舊很難在短時間內見到激光滅蚊器的普及。但只要背後的人們始終保持著一顆匠心，我們就應該相信它終有站在對抗瘧疾一線的那天。因為不管困難幾多，工匠精神始終都會推動創新，成為改變世界的力量。
經過改良後現在的激光滅蚊器 圖片來源：Intellctual Ventures。
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