Ученые из Университета Вашингтона создали датчик, который можно "навесить" на шмелей. Решение планируют использовать на "умных фермах" для замены громоздких дронов.
В настоящее время фермеры и крупные агрофирмы уже используют беспилотники для контроля температуры, влажности на полях или мониторинга состояния растений. Но для обеспечения самого процесса полета эти дроны требуют большой мощности, поэтому не могут использоваться на дальних расстояниях и длительное время.
Чтобы устранить эту проблему, инженеры из Университета Вашингтона создали датчик, который достаточно мал для установки на живого шмеля. Поскольку насекомые могут летать сами по себе, для устройства потребуется только крошечный аккумулятор, который можно заряжать в ночное время в улье. Зато днем датчик позволит собирать данные на протяжении семи часов полета шмелей.
"Беспилотники могут летать, вероятно, 10 либо 20 минут, а потом им снова понадобится зарядка. А наши пчелы способны собирать данные часами".
Использование насекомых вместо беспилотников решает проблему питания, но у этой технологии есть и свои сложности. Во-первых, насекомые не могут нести большой вес. Во-вторых, приемники GPS, которые позволяют надежно контролировать положение дронов, потребляют слишком много энергии. Чтобы разработать датчик для насекомых и определить их местонахождение, команда постаралась решить обе проблемы.
Полет шмеля
"Мы используем шмелей, потому что они способны нести крошечную батарею, которая может питать нашу систему, и они каждую ночь возвращаются в улей, где мы можем беспроводным способом перезаряжать батареи".
Другие исследовательские группы ранее пытались надевать на шмелей простые "рюкзаки" с трекерами (например, RFID- метками). В подобных экспериментах пчелу на несколько минут помещают в морозилку, а потом наклеивают на "замедленное" насекомое "рюкзак". Эти исследования позволяли отслеживать местонахождение пчел на малых расстояниях (не более полуметра) и не несли другой полезной нагрузки для изучения окружающей среды. Новый датчик массой 102 мг (размером с 7 рисовых зерен) более функционален.
"Аккумулятор весит около 70 мг, поэтому у нас осталось чуть более 30 мг для всего остального, например, для датчиков и системы для отслеживания положения насекомого".
Датчик-"рюкзак"
Поскольку пчелы не анонсируют, куда собираются полететь, а GPS-приемники слишком энергоемки для крошечных насекомых, команда разработала метод, который не использует энергию для определения их местоположения. Исследователи установили несколько антенн, которые транслировали сигналы от базовой станции через определенную область. Для определения положения насекомого приемник использует мощность сигнала и разность углов между пчелой и базовой станцией.
"Чтобы проверить систему локализации, мы провели эксперимент на футбольном поле. Мы установили нашу базовую станцию с четырьмя антеннами на одной стороне поля, а пчела с "рюкзаком" летала в банке на некотором расстоянии от антенн. Мы смогли определить положение пчелы, когда она находилась в пределах 80 метров от антенн, примерно три четверти длины футбольного поля".
Затем команда добавила в "рюкзак" несколько небольших датчиков для контроля температуры, влажности и интенсивности света. Таким образом, пчелы могут собирать данные с привязкой к местоположению, предоставляя информацию обо всей ферме.
"Было бы интересно узнать, предпочитают ли пчелы один участок фермы и посещают ли реже другие районы… если вы хотите узнать, что происходит в определенной области, вы также сможете запрограммировать "рюкзак" на следующие действия: "Эй, пчелы, если вы посетите это место, сдайте показания температуры".
Пчелы "на работе"
В настоящее время "рюкзаки" могут хранить только около 30 килобайт данных, которые передаются только тогда, когда пчелы возвращаются в улей. В конечном итоге команда хотела бы разработать датчики с камерами для контроля развития растений.
"Наличие насекомых с этими сенсорными системами может быть полезно для ферм, потому что пчелы чувствуют то, что не могут ощущать электронные объекты, в частности, беспилотники. С дроном вы просто беспорядочно летаете, в то время как пчела будет "исследовать" конкретные объекты - растения, которые она предпочитает опылять. Помимо изучения окружающей среды, вы также сможете узнать много о поведении пчел".
