Технология, получившая название Electronic Bee-Veterinarian, или EBV, использует недорогие тепловые датчики и модели прогнозирования, чтобы предсказать, когда температура в улье может достичь опасного уровня. Система обеспечивает удаленных пчеловодов ранними предупреждениями, позволяя им принимать превентивные меры до того, как их колонии разрушатся в экстремально жаркую или холодную погоду или когда пчелы не могут регулировать температуру в улье из-за болезней, воздействия пестицидов, нехватки продовольствия или других стрессовых факторов.

"Мы преобразуем температуру в коэффициент, который мы называем фактором здоровья, который дает оценку того, насколько сильны пчелы по шкале от нуля до единицы", - сказала Шамима Хоссейн, аспирантка факультета компьютерных наук Калифорнийского университета и ведущий автор статьи, объясняющей технологию.

Этот упрощенный показатель - с оценкой "один", означающей, что пчелы находятся в полной силе, - позволяет пчеловодам, незнакомым с базовой моделью, быстро оценить состояние улья.

Борис Бэр, профессор энтомологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, считает, что технология может революционизировать пчеловодство, которое имеет важное значение для обширных секторов мирового сельского хозяйства. Пчелы опыляют более 80 сельскохозяйственных культур и ежегодно приносят сельскому хозяйству США около 29 миллиардов долларов. Тем не менее, популяции пчел сократились из-за различных факторов, включая потерю среды обитания, воздействие пестицидов, паразитов и изменение климата.

"За последний год США потеряли более 55% своих колоний медоносных пчел", - сказал Бэр, ссылаясь на данные проекта Apis m., который отслеживает потери ульев по всей территории США. "Мы переживаем серьезный спад популяций пчел, и это чрезвычайно тревожно, потому что около трети того, что мы производим. питание зависит от пчел."

Пчеловоды теперь полагаются на свое собственное суждение и ручные проверки для выявления проблем, что часто приводит к запоздалым вмешательствам. С помощью EBV они могут получать информацию в режиме реального времени и прогнозировать условия на несколько дней вперед, что значительно сокращает трудозатраты, сказал Баер, который сотрудничал с Хоссейном и другими учеными из инженерного колледжа Бурнс при Калифорнийском университете.

"Люди мечтали об этих датчиках в течение очень долгого времени", - сказал Бэр. "Что мне здесь нравится, так это то, что эта система полностью интегрирована в устройство улья, которым пчеловоды уже пользуются".

Колебания температуры - одна из первых реакций на любые угрозы здоровью улья. По словам Баера, пчелы поддерживают точную температуру внутри улья в диапазоне от 33 до 36 градусов по Цельсию (91,4-96,8 ° F), что необходимо для правильного развития расплода и выживания колонии.

По словам Хоссейна, метод EBV основан на уравнениях термодиффузии и теории управления, что делает его прогнозы понятными как ученым, так и пчеловодам. Модель использует данные о температуре, собранные с недорогих датчиков, установленных внутри улья, и вводит эту информацию в алгоритм, который прогнозирует условия в улье на несколько дней вперед.

В ходе испытаний, проведенных на пасеке UCR, методом EBV были проанализированы данные из 10 ульев во время первоначальной разработки, а затем расширены до 25 ульев. Технология уже доказала свою эффективность, выявляя состояния, которые требовали вмешательства пчеловода.

"Когда я посмотрел на приборную панель и увидел, что показатель здоровья упал ниже эмпирического порога, я связался с менеджером нашей пасеки", - вспоминает Хоссейн. "Когда мы пошли проверить улей, мы обнаружили, что там действительно что-то не так, и они смогли принять меры, чтобы справиться с ситуацией". Хесен Ким, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Калифорнийском университете, объяснил, что поддержание низких затрат - менее 50 долларов за улей - является первоочередной задачей.

"Существуют коммерческие датчики, но они слишком дорогие", - сказал Ким. "Мы решили создать очень дешевое устройство, используя готовые компоненты, чтобы пчеловоды могли себе это позволить".

Исследовательская группа уже работает над следующим этапом, который заключается в разработке автоматизированного климат-контроля ульев, который может быть установлен на ульях и реагировать на прогнозы EBV, автоматически регулируя температуру в ульях.

"Прямо сейчас мы можем только выдавать предупреждения", - сказал Хоссейн. "Но на следующем этапе мы работаем над разработкой системы, которая может автоматически нагревать или охлаждать улей, когда это необходимо".

Статья Хоссейна называется "Принципиальный анализ, прогнозирование и мониторинг временных рядов медоносных пчел с помощью EBV +". В дополнение к Хоссейну, Бэру и Киму соавторами являются Кристос Фалутсос, профессор компьютерных наук в Университете Карнеги-Меллона, и Василис Цотрас, профессор компьютерных наук и инженерии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе..

Все авторы работают в Центре интегративных исследований пчел UCR, одном из крупнейших центров исследований здоровья опылителей в стране.