Исследователи из Школы компьютерных наук Университета Карнеги-Меллона (SCS) и Калифорнийского университета в Риверсайде (UC Riverside) создали систему, которая помогает пчеловодам отслеживать и анализировать состояние своих ульев и принимать корректирующие меры для предотвращения распада колонии - когда большинство рабочих пчел покидают колонию и ее обитателей. королева.

В ульях используется терморегуляция, обеспечивающая поддержание температуры в улье в диапазоне от 33 до 36 градусов по Цельсию, примерно от 91 до 97 градусов по Фаренгейту. Например, пчелы могут собираться в группы, чтобы создать изоляцию, когда холодно, или обмахиваться крыльями, когда жарко. Но когда ульи испытывают внешние стрессовые факторы, такие как пестициды или неожиданные погодные явления, они теряют способность регулировать температуру в улье. Именно тогда пчеловоды должны вмешаться, чтобы спасти улей. В настоящее время пчеловоды управляют здоровьем ульев, используя свои суждения и опыт для решения проблем, которые могут привести к оплошностям.

Электронный пчеловод-ветеринар (EBV) использует недорогие тепловые датчики и интеллектуальное прогнозирование, чтобы помочь пчеловодам управлять температурой в улье и общим состоянием здоровья пчел. Исследователи использовали два датчика, один из которых был размещен снаружи улья, а другой внутри, для определения температуры в пчелиных семьях в режиме реального времени. Затем эти данные были введены в модель, которая вычисляет коэффициент работоспособности улья.

Кристос Фалутсос, профессор компьютерных наук Университета Фредкина на факультете компьютерных наук SCS, сказал, что исследователи использовали физику теплопередачи для определения уравнения при разработке модели прогнозирования состояния улья EBV.

"Мы вывели уравнения, основанные на первых принципах термодиффузии, теплопередачи и теории управления", - сказал он. "Мы свели эти уравнения воедино, а затем сжали все исторические данные в одно число - коэффициент работоспособности улья. Если коэффициент здоровья близок к единице, пчелы здоровы и обладают терморегуляцией. Если он намного ниже единицы, это означает, что улей нездоров и, возможно, нуждается во вмешательстве. Как только мы будем ежедневно вычислять этот показатель здоровья, мы сможем делать стандартные прогнозы, и пчеловод сможет предпринимать дальнейшие действия".

По словам Фалутсоса, ключевым аспектом этого проекта была понятность. Исследователи хотели, чтобы все было сведено к одному показателю - коэффициенту здоровья улья, чтобы любой пчеловод, внедривший технологию, мог легко интерпретировать результат прогнозирования.

Джереми Ли, докторант SCS, работавший над проектом, сказал, что междисциплинарный опыт команды способствовал успеху EBV. Наряду с CMU в команду из Калифорнийского университета в Риверсайде входили Шамима Хоссейн, аспирантка по информатике; Борис Бэр, профессор энтомологии; Хесен Ким, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники; и Василис Цотрас, профессор компьютерных наук и инженерии. Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США профинансировал это исследование, среди прочих наград, и команда представила свою работу на Международной конференции SIAM по интеллектуальному анализу данных в 2024 году.

"Это то, в чем я очень заинтересован - использовать наш опыт в области компьютерных наук и работать с другими экспертами в предметной области, чтобы оказать влияние в другой области", - сказал Ли.

Ли отметил, что это не первый раз, когда он проводит исследование, в котором его опыт в области компьютерных наук оказывает влияние на реальный мир. Вместе с Фалутсосом и другими коллегами из CMU и Университета Макгилла Ли работал с экспертами-криминологами над выявлением торговли людьми.

Следующий этап проекта включает автоматизацию климат-контроля улья. Фалутсос и команда Калифорнийского университета в Риверсайде получили финансирование Министерства сельского хозяйства США для исследования того, как данные EBV можно использовать для автоматического обогрева и охлаждения ульев без вмешательства пчеловода. Такая технология могла бы увеличить производство меда для пчеловодов и помочь им предотвратить потенциальные проблемы в будущем, такие как стресс от болезней пчел.