FarmSense利用传感器和机器学习来解决害虫问题

2022年01月08日 11:00 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

根据美国农业部农业研究局的数据,像日本金龟子这样的昆虫害虫对农业造成的损失每年超过1000亿美元。再加上这些昆虫可以传播的植物疾病,节肢动物每年造成全世界40%的农业生产损失。FarmSense是一家位于加州河滨的农业技术初创公司,其试图解决昆虫害虫问题。该公司创建了光学传感器和基于机器学习算法的新型分类系统,以实时识别和跟踪昆虫。这里的关键是:实时信息。

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他们声称,他们的传感器提供的实时信息允许早期检测,从而及时部署害虫管理工具,如杀虫剂或生物控制。目前用于监测的机械诱捕器可能只在虫子到达10至14天后才产生重要的情报。

FarmSense公司的联合创始人Eamonn Keogh说:“这些虫子的成虫只能活5天,所以当你知道你有一个问题时,这个问题已经出现,现在是一个更大的问题。如果你实时知道这个问题,你就可以把干预措施本地化,只在一个地方进行,结果会好得多,节省农药,节省劳动力,使作物不受损害。”

他们如何能提供对实现这些更好的结果至关重要的信息,这有点复杂。

该公司目前正在南加州的杏仁园中进行测试和研究,这要归功于小企业创新研究基金。他们最新的传感器被称为FlightSensor,当考虑到Keogh从哪里得到这个想法时,就能最好地理解了:詹姆斯-邦德和冷战时期的间谍活动。

Keogh解释说,俄罗斯间谍如何使用激光,在玻璃窗玻璃上定位,来捕捉人们的声音引起的振动。然后一个传感器将翻译这些信息,提供关于房间里发生的事情的粗略情报。“怀着同样的想法,我想象着如果一只虫子飞过激光器会发生什么......你将只听到虫子的声音,而没有别的声音。”

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然而,FlightSensor不是读取振动,而是在一个小通道内使用光幕和阴影,昆虫被吸引物吸引进入。传感器的一侧是一个光源,另一侧是光学传感器。传感器测量当昆虫在里面飞翔时,有多少光被遮挡,或者说有多少光能穿过。这些数据被转化为音频,并由云端的机器学习算法进行分析。

据FarmSense称,为了方便种植者使用,该传感器被设计成老式模拟设备的样子,不会接收到环境噪音,如风或雨。

Keogh说:“信号的质量非常清晰,它对田间通常听到的环境声音充耳不闻。这基本上是一种不同的听觉模式,但是当你戴上耳机听传感器的音频片段时,它听起来就像一只蚊子或一只蜜蜂在飞来飞去。”

加州大学河滨分校计算机科学与工程系教授Keogh专门研究数据挖掘,并从事FarmSense用于识别目的的新型机器学习算法的研究。协助开发和部署的是昆虫学家和现场专家,包括该公司联合创始人 Leslie Hickle。

该公司的首席执行官Shailendra Singh曾为无线和蜂窝网络以及安全开发过系统--负责硬件方面的工作。他提供了每个传感器的工作价位,将按季节计费,为300美元。

这项技术的影响是显而易见的。对于农民来说,昆虫的实时信息不仅对他们的财务安全很重要,而且还能让他们有可能保存和保护关键资源,如土壤健康。

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但FarmSense公司声称,它希望增强农村农民的能力,因为他们说昆虫造成的损害对他们的影响特别大。

然而,每个传感器每季300美元的价格是很高的,这给采用该技术带来了潜在的风险,因此也给该技术首先解决虫害问题的能力带来了风险。

美国农业部资助的Feed the Future市场、风险和复原力创新实验室主任、加州大学戴维斯分校农业和资源经济学杰出教授Michael Carter说,小规模农户最困难的事情之一是管理风险。

“风险可以使人们保持贫困。它阻碍了对能够提高平均收入的技术的投资,因为未来是未知的,”Carter说。“财富少的人显然没有很多储蓄,但他们不能冒着储蓄的风险去投资可能提高他们收入的东西,而这也可能导致他们的家人挨饿。”

然而,他乐观地认为,像FlightSensor这样的技术可以缓解小规模农民的投资恐惧,特别是如果该技术与保险搭配,进一步保护他们。

这项技术也提出了这个问题。实时识别真的是害虫管理的最佳选择吗?美国农业部林务局的研究昆虫学家Andrew Lieb说,这可能不是。他解释说,入侵性昆虫的主要驱动力--通常是对农业和森林破坏性最大的--是旅行和贸易。

他对技术作为控制昆虫建立的一种方式表示乐观,但最终认为最佳战略是更早地攻击这个问题。我们应该解决目前的进口和出口法律,如何处理产品以去除害虫。

尽管有这些担忧,但毫无疑问,FarmSense的技术已经准备好发挥影响了。甚至在解决农民的财务不安全和对我们全球食物链的威胁之外,它可能被证明在跟踪和传播有关疾病传播昆虫(如蚊子)的关键信息方面非常有用。

考虑到非本地昆虫入侵预计到2050年将增加36%,以及不断增长的人口数量将给粮食生产带来更大的压力,像FlightSensor这样的创新技术推进了人们理解和周到地应对威胁的能力,是非常值得欢迎的。

正如Carter在谈到农业技术仍能使农业受益的所有可能方式时所说,“我们需要在这些边缘地带发挥创造力”。

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