Датчики в ульях помогут спасти медоносных пчел
Команда компьютерных ученых из Калифорнийского университета в Риверсайде разработала технологию на основе датчиков, которая может революционизировать коммерческое пчеловодство, сократив потери колоний и снизив трудозатраты.
Технология, названная «Электронный ветеринар для пчел» (Electronic Bee-Veterinarian, или EBV), использует недорогие температурные датчики и прогнозные модели, чтобы предсказать, когда температура в улье может достичь опасных уровней.
Система дистанционно предупреждает пчеловодов, позволяя им принять превентивные меры до того, как их колонии погибнут из-за экстремальной жары или холода, или когда пчелы не могут регулировать температуру в улье из-за болезни, воздействия пестицидов, нехватки пищи или других стрессоров.
«Мы преобразуем температуру в фактор, который мы называем фактором здоровья. Он дает оценку того, насколько сильны пчелы, по шкале от нуля до единицы», — пояснила Шамима Хоссейн, ведущий автор исследования.
Этот упрощенный показатель, где оценка «единица» означает, что пчелы в полной силе, позволяет пчеловодам, не знакомым с моделью, быстро оценить состояние улья.
Профессор энтомологии Борис Баер считает, что технология может революционизировать пчеловодство, которое критически важно для глобального сельского хозяйства. Медоносные пчелы опыляют более 80 культур и вносят вклад в экономику США на сумму около $29 млрд ежегодно. Однако популяции пчел сокращаются из-за потери среды обитания, пестицидов, паразитов и изменения климата.
«За последний год США потеряли более 55% своих пчелиных семей», — сказал Баер, сославшись на данные проекта Apis m.
«Мы наблюдаем массовую гибель пчел, и это крайне тревожно, потому что примерно треть того, что мы едим, зависит от пчел».
Сейчас пчеловоды полагаются на собственный опыт и ручные проверки, что часто приводит к запоздалому вмешательству. С EBV они могут получать информацию в реальном времени и прогнозировать условия за несколько дней, что значительно снижает трудозатраты.
Температурные колебания — один из первых признаков угрозы для здоровья улья. Медоносные пчелы поддерживают точную внутреннюю температуру улья между 33 и 36 градусами Цельсия (91.4–96.8°F), что необходимо для правильного развития расплода и выживания колонии.
Метод EBV основан на уравнениях тепловой диффузии и теории управления, что делает его прогнозы понятными как ученым, так и пчеловодам. Модель использует данные о температуре, собранные недорогими датчиками внутри улья, и передает эту информацию в алгоритм, который прогнозирует состояние улья на несколько дней вперед.
В тестах, проведенных на пасеке университета, метод EBV анализировал данные из 10 ульев на начальном этапе, а затем из 25 ульев. Технология уже доказала свою эффективность, обнаруживая состояния, требовавшие вмешательства пчеловода.
Доцент по электротехнике и вычислительной технике Хёсын Ким подчеркнул, что приоритетом является низкая стоимость — менее $50 на улей.
«Существуют коммерческие датчики, но они слишком дорогие. Мы решили создать очень дешевое устройство из готовых компонентов, чтобы пчеловоды могли себе его позволить».
Исследовательская группа уже работает над следующей фазой — разработкой автоматизированных систем контроля климата в улье, которые можно будет устанавливать на ульи. Эти системы смогут реагировать на прогнозы EBV и автоматически регулировать температуру.
«Сейчас мы можем только выдавать предупреждения. Но в следующей фазе мы работаем над системой, которая сможет автоматически нагревать или охлаждать улей при необходимости», — сказала Хоссейн.