蜜蜂数量逐年减少,大黄蜂机器人来帮忙

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  如果蜜蜂数量持续下降的话,不久BrambleBee(中译:大黄蜂)就该发挥作用了。

  在西弗吉尼亚大学的一个温室里,一个大黄蜂机器人BrambleBee正在黑莓植物中穿梭飞行。开发者们正在努力攻克计算机视觉算法,这样不仅能够帮助机器人定位花朵位置,还有利于其操作手臂。机器人手臂顶部有一组软毛刷,就像蜜蜂的毛发,能够伸出来轻轻接触花朵,然后进行授粉。 目前,机器人蜜蜂手臂使用的技术是扫描放置在黑莓灌木丛内的二维码。

  “从机器人的角度来看,我们一直在为解决全球性的紧迫问题而努力。”大黄蜂BrambleBee的设计者——西弗吉尼亚大学工程学教授Yu Gu说道。世界上大约四分之三的食用植物或多或少都依靠媒介来进行传粉,而媒介,也就是蜜蜂的数量却日益减少。

  由于蜂群的衰竭和失调现象不断恶化,且疾病、杀虫剂、压力和气候变化等因素的影响,蜜蜂大量死亡,养蜂人不得不经常更换蜜蜂。因而,授粉成本变得更加昂贵。百分之四十的野生授粉媒介,包括熊蜂和夏威夷黄脸蜜蜂等物种,都处在濒临灭绝的危险境地。至少从理论上说,机器人可以提供部分相同的服务。

  迄今为止,Gu教授已经设计了十几台无人机和地面机器人。在一个偶然的情况下,他对传粉机器人产生了浓厚的兴趣。在他住的大街上,有一个昆虫学家,这位昆虫学家后院养了很多蜜蜂。Gu在美国国家航空和航天局工作时,负责设计一个可以在太空自动收集样品的机器人。与此同时,他也在他的昆虫学家邻居的花园里观察到了蜜蜂授粉的现象,并对此进行了深入思考。他说道:“我们开发了很多机器人技术,由此,我想到我们也许可以做点什么,缓解蜜蜂种群数量下降的局面。”

  他与那位昆虫学家共同合作,想要设计出授粉机器人,证明其概念的可行性。他们还邀请到了一位园艺学家加入,决定将黑莓和覆盆子作为第一批实验作物。原因在于,单从在技术上看,黑莓和覆盆子是自花授粉的植物,但是如果没有蜜蜂,它们不好结果。而且,黑莓和覆盆子可以在温室里种植,这恰恰与他们希望能够在受控的环境中进行测试的想法相吻合。机器人也能轻松地定位到黑莓和覆盆子的花朵。

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  机器人首先会根据温室创造出一张3D地图,然后定位花朵位置,设计出一条有效的路径来进行授粉。计算机视觉算法能帮助机器人判断花的位置、大小和情况,还能引导机器人手臂轻轻地刷过每朵花的花粉。他们的团队现在仍在对这项技术深入研究,希望帮助机器人准确识别花朵。因为花朵通常聚拢在一起而且互相重叠,因此要准确识别相当困难。除此之外,准确判断花朵的角度也有难度。如果机器人能够做到的话,就可以非常精确地接近花朵进行传粉了。现在,他们设计出的机器人蜜蜂已经可以在利用植物上的二维码授粉了。

  研究人员并不仅仅把目光放在创造机器人授粉媒介上,还有一些研究人员正在研究小型无人机。今年3月,沃尔玛为其设计的自主授粉无人机申请了专利。Gu教授相信,凭目前的技术,机器人授粉可行性大大增加。“想象一下,有一个蜜蜂一样的机器人飞来飞去,这样可能会更直观一点,但是因为要把无人机变小是非常困难的事情,所以我们需要做很多工作。”他说。要让无人机和昆虫一般大小,还要在里面装上传感器、电脑和电池,实在是很有难度。

  他们设计出的第一台机器人目前还不能投入使用,最初的设计目的不过是要证明机器人传粉的可操作性,但Gu教授希望,未来有人能够继续这项工作,造福农民。 他说,在温室里,只需要一个机器人就可以处理给所有植物授粉。“尽管它可能不如蜂群授粉那样高效,但也许对我们而言就够了。”他说。在田间,机器人可能需要更长时间才能完成授粉。“我们需要大大提高技术,这样就可以制造出足够的机器人来为杏仁等作物授粉。”

  当然,如果能帮助蜜蜂等生物媒介恢复数量,那就再好不过了。但随着人类对食物需求的增长,授粉生物数量不断减少。而且由于现在越来越多的食物生长在温室里,机器人可能会发挥更大作用。

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