Лазерный радар для отслеживания миграций мотыльков

Исследователи из Университета штата Северная Каролина используют лазерные системы для обнаружения мигрирующих насекомых-вредителей, вдохновляясь технологиями радаров времен Второй мировой войны.

Проблема мигрирующих вредителей

Доминик Райзиг, энтомолог из Департамента энтомологии и патологии растений, изучает основных вредителей сельскохозяйственных культур (кукурузы, хлопка, сои, пшеницы) в северо-восточном регионе штата. Этот регион, выступающий в океан, привлекает множество мигрирующих видов, включая мотыльков, которые становятся серьезными вредителями.

Технология обнаружения

Для обнаружения насекомых используется целометр — устройство на основе лазера, применяемое в авиации для измерения высоты облаков. Принцип работы:

• Лазерный луч отправляется в небо.
• Энергия луча отражается (обратное рассеяние) от всех объектов на пути: облаков, пыли, дождя, насекомых.
• Высокоскоростная обработка сигнала определяет количество отраженной энергии на заданной высоте.

Исследователи сотрудничают с Сандрой Ютер и Мэтью Миллером из Департамента морских, земных и атмосферных наук.

Испытания и перспективы

• Первая попытка: сброс живых мотыльков с дрона не удалась, так как насекомые не попали в узкий луч (шириной около 10 см).
• Вторая попытка: успешное обнаружение конфетти, доказавшее возможность детектировать объекты размером с мотылька.
• Следующий этап (весной): поиск уникального сигнального "отпечатка" насекомых, отличного от других частиц в воздухе. В перспективе — использование машинного обучения для автоматической идентификации видов.

Инфраструктура и сотрудничество

Реализация проекта стала возможной благодаря подключению исследовательской станции Tidewater к высокоскоростному интернету, что позволяет обрабатывать большие объемы данных. В этом помогла команда CALS Information Technology Research Computing и партнерство с Департаментом сельского хозяйства и потребительских услуг Северной Каролины.

Практическая цель

Конечная цель — создание системы раннего оповещения для фермеров в рамках Интегрированной борьбы с вредителями (IPM). Как отмечает Райзиг: "Основной принцип IPM — нужно знать, с чем ты работаешь. Идентификация — первый шаг. Если мы поймем, кто и в каком количестве летит, мы сможем эффективнее рекомендовать фермерам, когда проводить разведку, когда и чем опрыскивать".

Дополнительные возможности

Оборудование можно использовать и для других научных задач:

• Улучшение погодных и климатических моделей (Миллер).
• Изучение миграций птиц.
• Совместное использование данных исследователями из разных областей.