未来果园机器蜜蜂授粉不吃蜜

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  2008年,一项关于蜜蜂的调查报告震惊了美国:过去一年中全美2.44百万箱商业化运行的蜜蜂减少了36.1%。蜜蜂的死因除了杀虫剂、传统天敌外,还有不明病因的致命新疾病。要知道,养蜂人带着蜂群的采蜜旅行,对全国各地农作物的授粉来说是不可或缺的。
  早有人想到造一群机器蜜蜂来帮忙。其中就有哈佛大学副教授魏国勇。他向也在哈佛任教的罗布·伍德教授建议,将机器人飞行器进化成自治的机器蜂群。伍德的微机器人实验室成果累累,2007年首次研制成了实物大小的机器人苍蝇。而要达成蜜蜂的自治飞行,需要更紧凑的高效能源,以及能无缝整合到机器蜜蜂体内的电子部件。魏教授告诉伍德,“如果你完成蜜蜂的身体,我就来制造它们的脑”。他说的脑,是指能控制和监测飞行的动态硬件和软件:还需要研制人工智能传感器,供测知同伴或其他物体,简单决策加以协调。他俩认识到,这款命名为RoboBee的机器蜜蜂需要复制蜜蜂的其他特色,于是招募生物学家给予蜜蜂行为方面的建议:计算机科学家参加编写协调蜂群行动的软件:接受材料科学家建议,开发微型可充电燃料电池。魏教授开始设计一个微处理器,能处理来自多个传感器的数据:伍德则专注于他的飞行器系统,务使蜜蜂做到自由升降,并能像真正蜜蜂那样在空中盘旋、停留。
  设计中的RoboBee将有一对碳纤维制成的轻巧翅膀,由主动器拍打:触须部位的天线完成蜜蜂间的数据传递,防止碰撞障碍物:顶端三叉的脚是微燃料电池充电以及传感器数据上传到计算机的通路。眼睛的功能更多:紫外线传感器通过扫描定位花丛:数码相机跟踪身下物体。确定蜜蜂的飞行速度和距离:光学传感器跟踪太阳,让蜜蜂辨别方向。而所有的一切都由机载的脑来指挥,它是单一的线路板,控制包括平衡和盘旋在内的基本功能,处理来自众多传感器的数据,由于分工的不同,各种蜜蜂的装备也不同。比如侦察蜂就配备完善的传感器,长于观察和数据采集,飞行路线随机应变:工蜂则有较大容量的电池,适应长途飞行,路线是直飞已确定的花区,并备有拾花粉、送给其他花朵的附件。蜜蜂之间保有通讯网络,维持团队活动,使整个蜂群顺利运行。
  未来在果园里,首先由人放置RoboBee蜂房(以后可由相应的机器人完成)。侦察蜂首先飞离,寻找花瓣的紫外线纹样,这和真正的蜜蜂完全一样。头上的照相机记录蜜蜂下方的陆标,确定当前位置,推算已飞行距离。当它们返回蜂房、站在出入口充电时,采集的数据传给中央计算机,后者汇集成整个果园的花朵位置图。接下来,工蜂们就直飞各自的作业区完成授粉的任务。
  美国国家科学基金慷慨解囊,提供1000万美元让RoboBee团队建立自治的蜜蜂群落。团队希望5年内能造出几十个RoboBee,实现飞行和彼此协调。他们说,机器蜜蜂还可以沿途对环境进行检测,或在天灾后寻找生还者。他们还体会到,协同工作对蜜蜂和科学家来说都至关重要,伍德说:“单个蜜蜂不可能靠自己完成这些任务。我们也一样。”
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