Universidad de Washington crea mecanismo que utiliza a las abejas como drones
“Tener insectos que transporten estos sistemas de sensores podría ser beneficioso para los establecimientos porque las abejas pueden sentir cosas que los objetos electrónicos, como los drones, no pueden”
Sarah McQuate – Washington, EEUU – Univ. Washington – TodoElCampo – Los agricultores ya pueden usar drones para volar sobre campos enormes y monitorear la temperatura, la humedad o la salud del cultivo. Pero estas máquinas tienen el problema de que no pueden llegar muy lejos sin una carga.
Ahora, los ingenieros de la Universidad de Washington han creado un sistema de detección que es lo suficientemente pequeño como para ser colocado a bordo de una abeja.
Debido a que los insectos pueden volar solos, el paquete requiere solo una pequeña batería recargable que puede durar hasta siete horas de vuelo y luego cargarse mientras las abejas están en su colmena por la noche.
“Los drones pueden volar por unos 10 o 20 minutos antes de que necesiten volver a cargar, mientras que nuestras abejas pueden recopilar datos por horas” dijo Shyam Gollakota que es la principal de la investigación, profesora asociada de la Escuela de Ciencias de la Computación Paul G. Allen de la Universidad de Washington.
“Demostramos por primera vez que es posible hacer todo este cálculo y detección utilizando insectos en lugar de drones”, dijo.
Si bien el uso de insectos en lugar de aviones no tripulados resuelve el problema de las baterías, esta técnica tiene su propio conjunto de complicaciones: primero, los insectos no pueden cargar mucho peso. Y segundo, los receptores GPS que funcionan bien para ayudar a los drones a reportar sus posiciones, consumen demasiada energía para esta aplicación.
Para desarrollar un paquete de sensores que pudiera caber en un insecto y detectar su ubicación, el equipo tuvo que abordar ambos problemas.
“Decidimos usar estos insectos porque son lo suficientemente grandes como para llevar una pequeña batería que puede alimentar nuestro sistema, y ??regresan a una colmena todas las noches donde podríamos recargar las baterías de manera inalámbrica”, dijo el coautor Vikram Iyer (foto), un estudiante de doctorado del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Washington. “Para esta investigación, seguimos los mejores métodos de cuidado y manejo de estas criaturas”.
Anteriormente, otros grupos de investigación han equipado estos animales con simples “mochilas” al pegarles a los pequeños rastreadores, como identificación por radiofrecuencia o etiquetas RFID, para que sigan su movimiento. Para este tipo de experimentos, los investigadores colocan una abeja en el congelador durante unos minutos para reducir la velocidad antes de pegarla en la mochila. Cuando terminan con el experimento, el equipo retira la mochila a través de un proceso similar.
Sin embargo, estos estudios previos solo involucraron mochilas que simplemente rastreaban las ubicaciones de las abejas en distancias cortas (alrededor de 10 pulgadas) y no llevaban nada para inspeccionar el ambiente alrededor de los insectos. Pero ahora el equipo de investigación diseñó una mochila con sensor que se monta en la espalda de las abejas y pesa 102 miligramos, o aproximadamente el peso de siete granos de arroz crudo.
“La batería recargable que alimenta la mochila pesa alrededor de 70 miligramos, por lo que nos quedaron un poco más de 30 miligramos para todo lo demás, como los sensores y el sistema de localización para rastrear la posición del insecto”, dijo el coautor Rajalakshmi Nandakumar que es estudiante de doctorado en la Escuela Allen.
Debido a que las abejas no anuncian dónde están volando y porque los receptores de GPS requieren demasiada energía como para volar sobre un pequeño insecto, el equipo ideó un método que no usa energía para localizar a las abejas. Los investigadores instalaron múltiples antenas que transmitían señales desde una estación base a un área específica. Un receptor en la mochila de una abeja usa la fuerza de la señal y la diferencia de ángulo entre la abeja y la estación base para triangular la posición del insecto.
“Para probar el sistema de localización, hicimos un experimento en un campo de fútbol”, dijo Anran Wang, otro participante del equipo investigador que es estudiante de doctorado en la Escuela Allen. “Establecimos nuestra estación base con cuatro antenas en un lado del campo, y luego tuvimos una abeja con una mochila volando”; “pudimos detectar la posición de la abeja siempre que estuviera a 80 metros (aproximadamente tres cuartos de la longitud de un campo de fútbol) ??de las antenas”.
A continuación, el equipo agregó una serie de pequeños sensores (monitoreo de temperatura, humedad e intensidad de luz) a la mochila. De esa manera, las abejas podrían recopilar datos y registrar esa información junto con su ubicación y, eventualmente, recopilar información sobre una granja entera.
“Sería interesante ver si las abejas prefieren una región de la granja o visitan otras áreas con menos frecuencia” dijo Sawyer Fuller que también integra la investigación como profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Washington. “Alternativamente, si desea saber qué está sucediendo en un área en particular, también puede programar la mochila para que diga: 'Hola abejas, si visitan este lugar, tomen una lectura de temperatura’”.
Luego, después de que las abejas hayan terminado su día de forrajeo, regresan a su colmena donde la mochila puede cargar cualquier información que haya recopilado mediante un método llamado retrodispersión, a través del cual un dispositivo puede compartir información reflejando las ondas de radio transmitidas desde una antena cercana.
En este momento, las mochilas solo pueden almacenar unos 30 kilobytes de datos, por lo que se limitan a transportar sensores que generan pequeñas cantidades de datos. Además, las mochilas pueden cargar datos solo cuando las abejas regresan a la colmena. El equipo eventualmente quisiera desarrollar mochilas con cámaras que puedan transmitir información sobre la salud de las plantas a los agricultores.
“Tener insectos que transporten estos sistemas de sensores podría ser beneficioso para los establecimientos porque las abejas pueden sentir cosas que los objetos electrónicos, como los drones, no pueden”, dijo Gollakota.
“Con un avión no tripulado, solo estás volando al azar, mientras que una abeja va a ser atraída por cosas específicas, como las plantas que prefiere polinizar. Y además de aprender sobre el medio ambiente, también puedes aprender mucho sobre cómo se comportan las abejas”.
El equipo de investigación puede contactarse a través de la Universidad de Washington o por el correo Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. - http://livingiot.cs.washington.edu/
(En la foto Vikram Iyer investiga cómo se comporta el insecto que está saliendo del frasco con el paquete del sensor pegado a su parte posterior. - Crédito: Mark Stone/Universidad de Washington).