用算法消灭入侵灯笼蝇

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有一种体长3厘米、形似蛾子的飞虱叫做斑点灯笼蝇(spotted lanternfly),来自东南亚部分地区。自2014年首次在宾夕法尼亚州伯克斯县(Berks County)发现它们以来,这种灯笼蝇给美国东海岸的木材、果树和酿酒业造成了严重的破坏。更糟糕的是,它可能已经席卷宾夕法尼亚州下属的26个县及新泽西州、特拉华州、马里兰州和弗吉尼亚州的部分地区。
这种入侵昆虫号称“植物杀手”,几乎可以在任何表面产卵,甚至包括车辆的外部。美国德雷塞尔大学化学和生物工程师莫林·当(Maureen Tang)说,这些卵块“最令人担忧的地方在于,它们可以搭便车传播到很远的地方”。莫林的最新研究是通过大众提供的卵块照片训练出一套复杂的算法,对卵块进行精准识别。
成年斑点灯笼蝇可以尽情享用70多种植物,随后它们还会留下所谓的蜜汁粪便,吸引黄蜂和其他具有蛰咬行为的昆虫,滋生黑色烟灰霉菌(sooty mold),这对植物而言都是致命的。成年斑点灯笼蝇一般扛不过寒冷的冬天,但是它们会产下30到50枚的卵,这些看似油灰的虫卵会在春天孵化出新一代的灯笼蝇。

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德雷塞尔大学机械工程师安东尼奥斯·孔特索斯(Antonios Kontsos,该算法的创立者)说,经过全面训练、识别了数千张照片后,这套算法就能让设备在扫描过程中实时检测严重的病虫害。莫林说,这套系统将首先应用在铁路和船坞等高风险地区,这些地方的容器通常会放置很长一段时间,人们很难检查它们下方的虫卵,检查的过程也很危险。而灯笼蝇最喜欢的臭椿树(Ailanthus)就经常生长在铁轨附近。
此前已经有使用配有摄像头的无人机扫描害虫的案例,这些无人机会飞过庄稼和树林,检查是否有重大虫害。但莫林认为,他们团队研发的是全新的离散(discrete)近摄虫卵检测系统。
宾夕法尼亚州立大学研究这类昆虫的希瑟·利奇(Heather Leach,并未参与这项研究)说:“我们已经看到了许多关于斑点灯笼蝇的创新性研究,上述检测系统也是一个很好的案例。”利奇说,任何能帮助发现并减少这种害虫传播的方法,特别是在它尚未出现的地区,都可以为人类控制虫害提供更好的机会。

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研究小组的目标是在害虫已经出现前用算法扫描并定位虫卵。德雷塞尔大学昆虫学负责人卡伦·韦尔代拉梅(Karen Verderame)指出,与跳跃的若虫或成群的成虫相比,卵块更容易控制。孔特索斯说,研究人员将首先使用一种便携式扫描设备,在可见光、红外线和紫外线下寻找卵块,以锁定最优先的位置。他期望能在“精准农业框架”(precision-agriculture framework)中使用这套设备——将设备安装在无人机上高效地进行大面积扫描。
撰文:克莱尔·玛丽·波特(Claire Marie Porter) 
翻译:林清
引进来源:环球科学
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