“機器蜜蜂”實現無人機授粉

來源:金羊網 作者︰建平 發表時間︰2017-12-25 11:15

  日本產昆蟲般大小的微型無人機

□建平

無人機正頻繁出現在我們的視野。但無人機到底能為我們做什麼?幾年前就有科學家非常實用地提出︰鑒于蜜蜂種群銳減,直接導致植物授粉成難題,使用無人機進行人工授粉是一個更好的解決方向。

事實上,近年來關于無人機授粉的研究已頗有成效,業內專家也表示非常看好無人機在授粉方面的發展。比如我國的一些作業經驗表明,無人機授粉效率可達到普通人工授粉的30倍以上,對農業總產量和果實質量也都有顯著提高效果。所以,盡管人們堅持自然授粉不可替代,但無人機授粉還是不可避免地成為趨勢。

背景 蜜蜂種群在銳減?

近幾年無論是中國還是外國,都有報告稱,蜜蜂的整體數量在大量減少。中科院動物所的一項研究發現,中國的蜜蜂近10年間減少了10%左右。美國一項研究也表明,近10年來,美國的蜂群減少了約30%左右。而蜜蜂減少的主要原因基本上都是︰氣候變化,破壞蜜蜂和植物之間緊密的物候關系;環境污染,毒殺了蜜蜂;人類的土地利用,佔據了蜜蜂的棲息地;還有外來物種入侵導致本地蜜蜂被消滅以及病原體對蜜蜂的傷害等。為此,美國白宮特別工作組曾確認聯邦機構應當執行一系列政策,力爭到2025年將蜂群的損失減少到15%。

要知道,人類所賴以生存的食物有三分之一是蜜蜂和其他傳粉者幫助產生的。但有研究表明,世界上近40%的小型傳粉昆蟲,包括蝴蝶也和蜜蜂一樣存在滅絕風險。而地球上還有很多植物不是農作物,同樣也需要蜜蜂等來授粉的,比如世界上已知有16萬種由昆蟲授粉的顯花植物,其中單是依靠蜜蜂授粉的已佔85%。

授粉危機的出現,便意味著人類的各種食物可能逐漸減產。

為應對這一危機,人類一方面在重點保護蜜蜂種群,改進傳統的農作物病蟲害防控方式,加大生物防治、生態控制、安全用藥等綠色植保技術的推廣普及力度,盡量減輕其對蜜蜂的傷害,另一方面,就是從生物代替、人工作業、機器人助力等方面入手改變局面——無人機的助力便是其中最被看好的一種方法。

發現 “機器蜜蜂”應運而生

我們必須承認蜜蜂授粉是不可代替的。但這種“看天吃飯”的做法顯然不是現代人能接受的,自無人機出現在人們的視線中,一種“機器蜜蜂”便應運而生——2016年英劇《黑鏡》第三季中出現了一種“機器蜜蜂”,就是完全模仿蜜蜂外觀,依靠太陽能工作,擁有用于分辨植物的基礎模式識別系統,完全自主導航和行動,無需人為干預的楷模。它的靈感應該來源于2014年7月美國哈佛大學工程與應用科學學院推出的一款蜜蜂機器人。

2015年,英國謝菲爾德大學的詹姆斯-馬歇爾等人參與的一項“綠色大腦計劃”,也模擬意大利蜂制造出一種人造蜜蜂大腦,並通過與無人機相結合,能夠讓無人機像真實蜜蜂一樣飛行、行動。研究人員使用電路開啟和關閉來模擬蜜蜂大腦神經系統的連接,之後將這種人造蜜蜂大腦裝載在一台四旋翼無人機上,它便能夠成功地在走廊中飛行和導航,期間不會踫撞到牆壁。而且它不僅有視覺,還有嗅覺。研究人員最終的目標就是讓這款機器蜜蜂能夠獨立完成真實蜜蜂的授粉任務。

2017年初,日本國立高級工業科技研究所的研究人員又設計出了一款昆蟲般大小的微型無人機。這款無人機本身是一款在日本很常見的微型遙控無人機,只有兩英寸(約5厘米)大小。研究人員在無人機底部黏貼了一塊動物毛皮,上面涂了一層名叫“離子液體凝膠”的特殊膠水,利用膠水的黏性可以恰到好處地取粉、撒粉。不過目前這種無人機還無法像真正的蜜蜂一樣在戶外工作。這種“離子液體凝膠”是研究人員制造可用作電導體的液體時偶然創造出來的,研究人員發現,這種凝膠還具有偽裝效應,在不同光源下會改變顏色,可以幫助無人機避免捕食者。

展望 無人機授粉效率更高

中國無人機授粉事業也發展神速。媒體紛紛報道︰據高科新農工作人員介紹,他們公司在2011年率先提出利用無人機進行雜交水稻輔助授粉的概念,並主辦了中國首次無人機輔助授粉的現場評議;中國林科院亞熱帶林業研究所的相關研究人員兩三年前已采用無人機授粉技術進行山地作業。發現除了對林分總產量和果實質量均有顯著提高作用外,其作業效率也是普通人工授粉的30倍-50倍;珠海羽人以“一種具有氣力授粉裝置的無人直升機”申請了發明專利,該產品應用于超級雜交水稻授粉,可實現父本和母本大間隔栽插,該公司宣稱經過實驗可實現,增產父本稻谷300斤,增產母本種子120斤;深圳華創科技團隊號稱他們研發出專用于雜交水稻輔助授粉的無人機,主要是在無人機上加裝了特質的旋翼,通過旋翼產生的下洗氣流將父本上的花粉揚起傳播給母本……

業內人士均表示看好無人機授粉的前景。只是無人機授粉作業還不能被廣泛熟知和接受,還需要有關部門和專家學者多做研究和推廣。

但無人機授粉還是存在待解的難題,比如無人機不能產生花蜜,而且也不能確保這樣的方式生產出的果實是否與蜜蜂授粉產生的果實一樣味美可口且產量豐富。這些都是下一步有待攻關的項目。

而保護好蜜蜂等傳粉昆蟲,提高蜜蜂種群的豐富性等科研項目,也應該仍是我們研究工作中的重中之重。

編輯︰邱邱
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