會飛的數據收集法寶！科研人員給蜜蜂穿上電子背包：輕鬆實現農場分析與監測

華盛頓大學的研究人員巧妙地為蜜蜂配備了可以感知周圍環境並收集數據的電子背包，以解決小型無人機電池壽命不足的問題。

他們不是從頭開始構建無人機，而是將這些電子晶元安裝在蜜蜂們的身上。它有一個裝有電子元件和電池的小晶片，可以無線充電。

（圖源：University of Washington）

在農業方面，一般的無人機因其可以噴洒殺蟲劑、幫助授粉和評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、價格昂貴，通常在短時間飛行後就需要回到地面充電。

但「背包蜜蜂」則解決了這些問題。該研究的資深作者Shyam Gollakota表示，「無人機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小時的數據。」「我們第一次展示了使用昆蟲代替無人機進行所有這些計算和感測的可能性。」

為此，該團隊開發了一種小型設備，可以放在大黃蜂的背上，以追蹤它們的位置並感知周圍環境。這些背包內置了數據存儲空間，用於監控溫度、濕度和光強度的感測器，可充電電池和用於定位跟蹤和傳輸數據的接收器。其僅重102毫克，該團隊表示大約有七粒大米那麼重。

相比之下，一隻成年大黃蜂的體重可能是它的2到6倍。「我們決定使用大黃蜂，因為它們足夠大，可以攜帶一個可以為我們的系統供電的微型電池，」大學電子與計算機工程系博士生Iyer在接受採訪時表示。當大黃蜂返回蜂巢時，可以攜帶四分之三的體重的花粉和花蜜。

GPS技術是無人機中位置跟蹤的標準，但研究人員發現，該系統會從小背包電池中消耗太多電力。相反，他們建立了一個多個天線的基站，在一個區域內廣播信號，並使用背包中的接收器通過計算信號的角度和強度來對蜜蜂在該區域中的位置進行三角測量（位置追蹤）。該系統可以在80米（262.5英尺）範圍內精確跟蹤蜜蜂。

電池可以供電7個小時甚至整個白天。當昆蟲返回蜂巢過夜時，電池會以無線方式充電，而他們收集的數據則通過反向散射通信上傳。研究人員表示，這可以用作一種「活物聯網」網路，例如收集整個農場的信息。大黃蜂們會小心翼翼地保護好這款背包，因為它們覺得這是自己採集的花粉和花蜜。

創作者之一Sawyer Fuller說：「看看蜜蜂是否更喜歡農場的一個區域並且不經常訪問其他區域將會很有趣。」 「或者，如果你想知道某個特定區域發生了什麼，你也可以對背包進行編程，然後使其在到達某個地方時讀取溫度。

蜜蜂對環境、農業和糧食生產至關重要，但過去50年來，全球範圍內蜜蜂的數量一直在減少：從1947年到2008年，美國從擁有590萬個蜜蜂養殖地縮減成不到250萬個，大約減少了60%。澳大利亞的全球蜜蜂健康倡議（GIHH）則開發了一個節能的微型感測器平台，科研人員可以有史以來第一次以前所未有的細節追蹤每個蜜蜂的活動：覓食時間長度、兩次飛行之間的休息時間以及在蜂房之間的活動情況。他們甚至能知道蜜蜂的確切死亡時間，因為感測器持續蜜蜂生命的一生——在兩到四個月之間。

這並不是科學家第一次嘗試以電子方式增強昆蟲。他們已經開發出遙控甲蟲和蜻蜓，由於其高度先進的嗅覺，蝗蟲可以用於嗅出爆炸物，並且可以使用機器人蟑螂來地毯式內測建築物，甚至可以幫助找到災區的倖存者。

很快我們就可以在農場中用上「背包蜜蜂」了。在此之前，研究團隊表示，還面臨著一些瓶頸和挑戰：到目前為止，小型背包只能存儲同樣小的30 KB數據，這限制了可以使用的感測器類型。從長遠來看，該團隊計劃嘗試製作可以將數據直播到「蜂巢」（Hive）的系統，甚至可能使它們適合相機。

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