蜜蜂消失,机器蜂来了

来源 :大科技·科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lhy_287229489
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  蜂群锐减将影响到
  我们的生活
  明媚的春日里,打开窗户,不小心就会有蜜蜂“嗡嗡嗡”地飞进来。“蜜房羽客类芳心,冶叶倡条遍相识”。看着这些到处乱闯的小客人,你大概不会意识到,这几年它们正在经历一场空前的浩劫。由于气候变化、农药的滥用和寄生病毒的肆虐等因素,世界上蜂群的数量正在急剧减少。
  这不仅意味着,未来蜂蜜将成为稀罕之物,而且还意味着,像苹果、杏子这类靠蜜蜂传粉的水果以及洋葱这样的蔬菜,以后不容易吃到了。所以,爱吃苹果、杏子的人,听到这种消息,心里肯定不好受。
  问题还不仅于此。2013年有证据表明,全球几乎所有传粉的昆虫数量都在减少。如果这个趋势持续下去,将给我们的生活带来极大的不便。
  那么,有没有替代昆虫传粉的办法呢?有倒是有。比如,在我国西南部的苹果园,由于杀虫剂使用过多,蜂群数量锐减,这里的人们不得不用花粉袋和刷子给苹果花授粉。但人工授粉没有蜜蜂授粉那么高效,结出的果子也小,而且劳务费用高昂。
  还有没有其他的办法呢?研究机器人的科学家认为,他们的工作或许也能派上一定的用场。
  世界上很多国家的科学家已经在研制蜜蜂般大小、将来能够派出去代替蜜蜂为作物授粉的机器昆虫。在一个人们正在测试用飞行机器人递送比萨饼的时代,用机器昆虫来给植物授粉的想法可谓来得正是时候。
  这些年来,飞行机器人技术的发展可谓一日千里。机器人已经可以模仿昆虫的飞行。例如,由荷兰科学家研制的一款飞行机器人,翼展只有10厘米;美国科学家研制的一款微型直升飞机,小到你都可以放在掌上。这些飞行机器人在搬运小物品、救灾和反恐等方面,已经大显身手。
  当然,让飞行机器人给花朵授粉比递送比萨饼难度要大多了。为了模仿蜜蜂,机器蜂需要具备这样一些本领:它能自己寻找特定作物的花朵;并能精确地导航到该花朵上;在花朵上盘旋,停留,沾上花粉;然后把花粉带到别处同一种作物的花朵上,并卸下花粉。此外,还需要满足一个大前提:它必须足够小,以便钻进花里。
  研究可代替蜜蜂的机器蜂
  这项研究的大多数难题最后都汇集到了机器蜂的尺寸上。让科学家感到棘手的是,我们今天的飞行机器人技术,还无法制作出像蜜蜂那般大小的飞行机器——电池、马达和传感器,不是太大,就是太沉了。比如说,飞行机器人通常配备的电磁马达,一到了厘米尺寸的机器蜂那儿,磁力就显得太弱了。
  为了解决这一难题,美国哈佛大学由罗伯特·伍德领导的研究小组,用压电陶瓷研制出仿生的“飞行肌肉”,以代替电磁马达。给它一个电压,“飞行肌肉”就会自动收缩;撤去电压,又会自动伸展开来。由此,他们研制出一款翼展只有3厘米、体重不到1克的机器蜂。它能够像真蜂一样在花朵上盘旋,在空中停留20多秒而无坠落之虞。当然,真使用起来,在空中停留这点时间是远远不够的,但作为“万里长征第一步”,这个成绩已属骄人。
  然而,真正的缺陷还不在于此。目前,这款机器蜂还不具备空间识别能力,它只能与一台电脑相连,由电脑发布指令告诉它下一步飞到什么地方。为了得到空间识别能力,就需要一个大脑。
  自然蜂的大脑差不多只有一粒油菜籽那般大,含有大约100万个神经元。数量虽不算多,却能让它完成许多复杂灵巧的认知活动。比方说,一只蜜蜂不仅能记住它访问过的花朵的位置,以及它们的颜色、气味等,当环境改变时,它还能适时调整自己的行为。
  目前,一群英国科学家正试图破译蜜蜂大脑是如何工作的。一旦破译成功,他们将把它复制到硅芯片上。他们指望装有这样一块芯片的机器蜂,能够像自然蜂一样观察和导航,并通过气味发现合适的花朵。不过据估计,要破译蜜蜂大脑,并把机器蜂的人工脑制造得像一粒油菜籽那般大小,还需要数十年时间。
  机器人或许可帮助蜜蜂
  看来机器蜂一时还替代不了自然蜂,为此,有科学家另辟蹊径,想用机器蜂帮助蜜蜂,阻止蜂群锐减的趋势,说不定这比替代蜜蜂采蜜还事半功倍。而且,研制这种机器蜂,现有技术就可满足。比如说,我们可以研制一种不必具备飞行能力的机器蜂,把它偷偷地放进蜂箱,这样就可以实时监视蜂群的状况,以便养蜂人及时采取对策。
  一位奥地利机器人专家已经利用机器蜂来引导蜜蜂聚集到以它为中心,半径1米的圆圈之内。他发现,只要把机器蜂调到合适的温度,就很容易做到这一点。因为蜜蜂在相互交往时,“最好的‘休闲’地点在这只同伴(其实是机器蜂)附近”的消息会很快在整个蜂群中传扬开来。
  如果把机器蜂放进蜂箱,就可以在很多方面引导蜜蜂的行为,或者让养蜂人在不干扰蜜蜂正常生活的情况下,监视蜂箱,及时了解蜜蜂的生活。这对于养蜂人来说,是个惠而不费的大彩头。因为每次打开蜂箱,都会或因操作不慎,或因惊扰了蜂群,造成严重的“踩踏”,导致数百只蜜蜂死亡。
  这还只是刚刚开头。把这些机器蜂跟互联网连起来,它们还可以为蜜蜂传递像天气预报之类的重要信息。天气对于蜜蜂是生死攸关的大事,尤其在春季,当一群幼虫刚孵出来,而此时年老的工蜂正相继死去,冬季存储的蜜已耗尽的时候。如果遇到讨厌的风暴,它们就不能外出觅食,只有坐等饿死。能够预报天气的机器蜂至少能够部分解决这个问题。举例来说,如果蜜蜂知道三周内有坏天气,那么为新孵出的幼蜂预先准备充足的食物就是一个好主意,因为在恶劣的天气,周围的花粉很少,临时匆匆忙忙准备是很困难的。
  总之,既然我们给蜜蜂的生存造成了困难,就可以通过机器人去帮助和挽救它们;万一不凑效,我们还可以研制机器蜂替代蜜蜂,通过不停地改进,或许能达到以假乱真的效果。
  当然,倘若蜜蜂灭绝,终究是人类的一大损失,再好的机器蜂也比不上自然蜂,所以保护环境才是上策。
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