研究人员训练机器狗对抗入侵的火蚁

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一支来自中国和巴西的多学科研究团队利用一种类似狗的机器人和人工智能创造了一种寻找红火蚁巢穴的新方法。这项研究发表在《害虫管理科学》杂志上，重点介绍了一种集成人工智能模型的“Cyber​​Dog”机器人如何自动识别和控制一种全球性破坏性害虫——红火蚁 (RIFA)。
研究人员进行的实地测试表明，机器人系统的表现远胜于人类检查员，能够以更高的精度识别出三倍以上的红火蚁巢穴。巴西戈亚斯州立大学博士后研究员、该研究的通讯作者爱德华多·福克斯解释了这种害虫管理方法背后的动机。
“未经训练的人员很难在现场识别和确认火蚁巢穴，在烈日下搜索大面积区域可能既耗时又费力。机器人可以自动定位巢穴，无需经过专门训练的人员，并且可以在一天中的不同时间运行，不受温度条件的影响，”福克斯说
控制入侵物种
红火蚁是全球最具破坏性的害虫之一，上世纪30年代被意外引入美国，此后作为一种入侵生物传播到中国、日本和欧洲等许多地区，造成了广泛的环境破坏和经济损失。
在讨论检测红火蚁巢穴的重要性时，福克斯指出：“红火蚁在已建立的区域迅速繁殖，通过竞争和消灭敏感物种来取代当地的动植物。鸟类和爬行动物等小型脊椎动物尤其容易受到影响。此外，红火蚁与粉蚧等重要农业害虫有关，并可能损害一些植物，使它们暴露于病原体。”
控制红火蚁种群的传统方法包括使用杀虫剂，但这样做可能会破坏当地生态系统。为了实施有效且有针对性的红火蚁控制策略，最大限度地减少对当地物种的危害，对种群进行广泛的监测至关重要。
Cyber​​Dog RIFA 巢穴探测系统正在工作。图片来源：广东省林业科学院邱华龙博士
训练狗
研究团队利用小米 Cyber​​Dog 机器人，结合基于 1100 多张 RIFA巢穴图像的综合数据集训练的机器学习模型，使巢穴检测准确率达到 90% 以上。
他们进行了严格的实地测试，以衡量该系统的有效性。Cyber​​Dog 被设计成用前爪按压蚁巢：当火蚁巢丘受到干扰时，工蚁会从裂缝和开口处冲出来，表现出攻击性行为。研究人员表示，这对于从废弃的巢穴中诊断出活跃的蚁丘至关重要，并且可以避免对其他物种栖息的蚁丘产生假阳性结果。
中国广东省林业科学院研究员、该研究的通讯作者邱华龙解释说：“一组学生接受了检疫人员的官方标准培训，并被要求在一片空地上找到火蚁巢穴。随后，经过人工智能训练的机器人在同一片田地上接受挑战，并比较了学生和机器人的表现。”
Cyber​​Dog RIFA 巢穴探测系统正在工作。图片来源：广东省林业科学院邱华龙博士
尽管取得了令人鼓舞的成果，但研究人员也承认，在扩大该技术规模方面仍面临诸多挑战。
中国兰州大学研究员、该研究的通讯作者郑岩指出：“扩大机器人使用范围的主要限制因素是电池续航能力（约 30 分钟）以及获取更灵活、更高效的模型的成本高昂。”
他说道：“目前，使用机器人系统的成本仍然比传统方法更高，但我们相信随着时间的推移，生产成本可能会得到优化。”
该研究的结果可能会对害虫防治政策和公众意识产生重大影响。
“除了是用于在城市环境中导航的多功能机器之外，机器狗还吸引了大量公众的关注。火蚁在中国构成了严重威胁，但大多数人仍然没有意识到公共场所入侵火蚁巢穴的危险。因此，追踪火蚁巢穴的机器人的出现可能会吸引公众的注意，并提高人们对火蚁存在的认识，”严说。
更多信息： 机器狗在红火蚁巢穴自动检测和监视中的应用，害虫管理科学（2024 年）。DOI ：10.1002/ps.8254
期刊信息： 害虫管理科学