_ Transmite-mi sus: Folosind lasere pentru a detecta migrațiile moliei

Anul este 1941. Armata britanică instalează sisteme radar de nouă era pentru a detecta avioanele germane care se îndreaptă spre Marea Britanie, intenționate să distrugă. Înainte rapid până în 2024. Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord instalează sisteme avansate bazate pe laser pentru a detecta un alt inamic zburător: moliile.

Dominic Reisig, profesor și specialist în extensie la Departamentul de Entomologie și Patologie a plantelor, este staționat la Centrul Vernon G. James de la Stația de cercetare NCDA Tidewater din colțul de nord-est al statului. În calitate de entomolog, el lucrează cu culturi majore de câmp precum porumb, bumbac, soia și grâu în regiunea Carolina de Nord, unde sunt cultivate majoritatea acestor culturi. Regiunea de nord-est se confruntă, de asemenea, cu o presiune mare a dăunătorilor.

„Dacă te uiți la o hartă a Carolinei de Nord, aceasta iese în ocean ca un degetul mare dureros. Prinde multă vreme, precum uraganele, dar de asemenea, prinde o mulțime de specii migratoare interesante”, spune Reisig.

La fel ca și păsările migratoare, moliile au și modele migratoare. Aceste molii și multe alte insecte zburătoare devin în cele din urmă dăunători majori pentru culturile fermierilor din Carolina de Nord.

„Unul dintre lucrurile care m-au interesat întotdeauna este să-mi dau seama cine migrează, când migrează. și de unde vin,” spune Reisig. „Oamenii au început să folosească sisteme de detectare radar din perioada celui de-al Doilea Război Mondial pentru a vedea dacă pot detecta erori și se dovedește că poți.”

Piesa de echipament asemănător radarului pe care Reisig îl folosește la Vernon G. James Center se numește ceilometru, un dispozitiv adesea folosit în industria aeriană pentru a măsura înălțimea norilor cu lasere. Reisig colaborează cu Sandra Yuter și Matthew Miller la Departamentul de Științe Marine, Pământului și Atmosferice din Colegiul de Științe, pentru a afla cum să programeze ceilometrul pentru a detecta insectele. De asemenea, folosesc echipamentul pentru a colecta date meteorologice pentru propriile cercetări.

Miller explică că ceilometrul funcționează prin trimiterea unui fascicul laser către cer, care este reflectat înapoi de baza unui nor și de orice altceva. se întâlnește pe parcurs, de la praf și ploaie până la bug-uri și avioane.

„Cu o procesare sofisticată a semnalului de mare viteză, puteți afla ce cantitate din energia laserului este retroîmprăștiată [sau reflectată] la un dată de înălțime”, spune Miller.

Pentru a testa dacă ceilometrul poate detecta insecte, Reisig și Miller au încercat mai întâi să arunce molii vii dintr-o dronă. Cu toate acestea, moliile nu au reușit să-și lovească ținta — ceilometrul funcționează doar dacă obiectele în cauză trec prin fasciculul său îngust.

„Este ca și cum ai încerca să zbori printr-o frânghie pe care nu o poți vedea”, spune Miller. .

În a doua încercare, cercetătorii au aruncat confetti dintr-o dronă. Ceilometrul a detectat cu succes confetti, ceea ce a dovedit că poate detecta ceva la fel de mic ca o molie în migrație - dacă trece printr-un fascicul de aproximativ patru inci lățime.

Când insectele încep să apară din nou în această primăvară, Reisig și Miller speră că va exista ceva în ceea ce privește caracterul semnalului în sine care să distingă un bug de alte particule din aer pe care le-ar putea întâlni raza laser. Dacă bug-urile care migrează emit un semnal unic, cercetătorii ar putea să folosească învățarea automată pentru a antrena ceilometrul pentru a identifica automat acele semnale și, probabil, a discerne o specie de insecte de alta.

Conform lui Reisig, devenirea ridicată. -internetul de viteză conectat la Stația de Cercetare Tidewater a făcut posibil acest proiect în primul rând. Echipa CALS de cercetare în domeniul tehnologiei informației a lucrat activ pentru a conecta toate stațiile de cercetare și laboratoarele de teren din NC State la internet de mare viteză care poate procesa cantitățile mari de date generate de facultate.

„Am fost încântați de posibilitatea de a lucra cu Dr. Reisig și Dr. Miller la acest proiect, deoarece ilustrează pârghia incredibilă pe care tehnologia și activele digitale o adaugă unui program de cercetare”, spune Jevon Smith, manager operațiuni de cercetare pentru CALS. „În timp ce echipa mea a proiectat instalarea atât a internetului, cât și a integrării celeilometrului, nu ar fi fost posibil fără parteneriatul nostru cu Departamentul pentru Agricultură și Servicii pentru Consumator din Carolina de Nord pentru a continua eforturile de a activa digital întreaga noastră rețea de stații de cercetare.”

Reisig speră că eforturile sale de a detecta migrațiile insectelor vor duce într-o zi la un sistem de detectare pe care el și alți experți îl pot folosi pentru a alerta fermierii și pentru a oferi recomandări de management foarte bine direcționate. Acest tip de sistem de producție țintită este cunoscut sub denumirea de Management integrat al dăunătorilor (IPM), care are ca scop controlul presiunii dăunătorilor prin cele mai economice și mai puțin periculoase mijloace posibile.

„Principia de bază a IPM este că trebuie să știți cu ce lucrați. Identificarea este primul pas. Dacă ne putem da seama cine zboară și câți zboară, atunci vom fi mai bine echipați să spunem fermierilor când să cerceteze, când să stropească și ce să stropească într-un un mod cu adevărat eficient care promovează IPM”, spune Reisig.

Miller spune că, pe lângă detectarea erorilor, echipamentele de la Tidewater pot fi folosite pentru a îmbunătăți modelele meteo și climatice.

„Dacă Există și alți oameni de la NC State care ar putea folosi acest echipament pentru meteorologie sau păsări migratoare sau orice altceva studiază, cu toții putem împărtăși aceste informații”, spune Reisig. „Cu cât mai mulți oameni doresc să-l folosească, cu atât va fi mai bine pentru toată lumea.”

(Fluierul)