手机声音雷达识别蚊子种类:有效灭蚊需全民参与

时间:2017-04-20小编:人气:

夏天,最让人烦恼的事情之一就是蚊子了。对我们来说,蚊子还只是烦人而已,而在那些贫困地区,蚊子所传染的疾病能造成千千万万人的死亡。最近,科学家想到了一个相对简单却有效地追踪蚊子的方法:通过手机来检测蚊子的种类。

灵感

周五晚间,Haripriya Mukundarajan正在试图记录蚊子翅膀发出的烦人的嗡嗡声。

想与蚊子以及他们所携带的疾病作斗争,你就必须要知道它们是谁,从哪里来,现在在哪里。在逮捕、计数和识别昆虫的问题上,我们做过很多无用功。Mukundarajan发现了一种更简单的方法。蚊子通过拍打翅膀让自己飞翔,同时发出了恼人的声音。如果可以找到一种简单的跟踪声音的方法,就可以发明一种简单的蚊子探测器。于是,在斯坦福大学的实验室,她的导师Manu Prakash与她一起,用他们借来的高性能麦克风进行了世界上最无聊的录音会议。

突然她的手机响了。

听到手机铃声的那一刻,她突然有了一个想法,手机是否也可以检测蚊子的嗡嗡声。于是她把手机放进笼子里,发现手机像高级麦克风一样好用。她说:“我们意识到,人们的口袋里就装有蚊子探测器。”

蚊子的嗡嗡声不仅揭示了它的存在,也揭露了它的身份。每个物种似乎都以自己独特的音调嗡嗡作响,Mukundarajan和Prakash已经证明,手机麦克风的分辨率足以用于对昆虫的分类。他们已经在Shazam为蚊子的声音创造了数字指纹。Prakash说:“我告诉人们世界上有3500种蚊子,他们大笑不已。对他们来说,这只是一只蚊子。如果我们要正确对待这些疾病,我们首先要改变这种观念。”

在贫困国家,蚊子传播的疾病尤为盛行。科学家们通常会在特定村庄的几栋房屋内设置陷阱来监测昆虫。经验丰富的技术人员需要在显微镜下识别,然后对昆虫进行筛选。由此产生的数据是很珍贵、来之不易的,但也是有限的。格拉斯哥大学的希瑟·弗格森(Heather Ferguson)说:“开发易于使用、低成本的大规模蚊虫监控系统需求巨大,且需求越来越多。”他认为Mukundarajan可能找到了一个。“这是一个非常有创意的解决方案。”

手机声音雷达追踪蚊子

全球有52亿手机用户。世界上受蚊虫叮咬最严重的地区:非洲,亚洲和拉丁美洲的手机用户市场正在蓬勃发展。并且Mukundarajan证实,即使是“我们曾经在中学时代使用的老式翻盖手机”也可以准确记录实验室中昆虫的声音。“这让我们相信,手机监控可能真的会成为全球蚊子跟踪的解决方案。”

在疾病控制和预防中心(CDC),Mukundarajan将她更新后的翻盖手机带入了蚊子孵化场,并记录了能够携带19种疾病的蚊子的声音。在大多数情况下,仅通过声音就可以识别它们。但在两个物种相似的情况下,时间和地点将提供重要的线索。例如,携带疟疾的冈比亚按蚊与携带寨卡病毒的埃及伊蚊的音调重叠。但前者会在晚上进行叮咬,而后者则是在白天。这么多蚊子中,只有几对物种无法区分。但是即使像埃及伊蚊和白纹伊蚊这样非常相似的蚊子,U宝娱乐平台www.pe114.com,也很容易分辨。

如果距离太远,手机则无法记录。您只能成功记录距手机5厘米以内的蚊子。这样的话,手机识别蚊子看来就不可行了。但,实际上你不需要在空中追逐盘旋飞行的蚊子。“你发现一只蚊子,等着它停下来,把手机靠近,”Prakash说。“我们只需要蚊子飞走那一瞬间的嗡嗡声。”

Prakash团队在该领域取得了成功。即使每只蚊子的音调随着年龄、大小和健康状况的变化而改变,这些改变也不会大到影响个体飞行的频率范围。这样说吧:一些蚊子可能天生是女高音,其他的可能天生是男高音,但每个蚊子都有完整的发声范围。这意味着Mukundarajan可以成功地将野生的自由飞行的昆虫与她在CDC建立的数据库进行匹配。

全民参与

其他人也可以做到。她和Prakash招募了一批志愿者来测试他们的技术。在加利福尼亚州的大盆地红杉州立公园,一个由13名徒步旅行者组成的团队。使用他们的手机,在短短3个小时内就记录了大约125只蚊子的声音。该团队在马达加斯加的拉诺马法纳(Ranomafana)村内的一条繁忙的街道上重复了这项活动。“这些都是志愿者新手,”Prakash说。“我只培训了他们半小时,然后让他们自己记录。这是为了证明:每个人都能够记录蚊子的声音。”

这是Prakash最喜欢的事情。我以前谈到过他的廉价折叠显微镜Foldscope。一个可以用一张纸折叠起来的、1美元的口袋显微镜。以及他的纸制离心机Paperfuge。一个以儿童玩具为模型的20美分的设备。甚至可以取代体积庞大、昂贵的实验室离心机。由于这些发明,Prakash在2016年获得了令人垂涎的625000美元的麦克阿瑟天才补助金。所以,将手机变成蚊子检测器只是他想将科学带给大众的一个小项目。

该小组已将一份描述他们工作的文件上传到了bioRxiv服务器上,并将其交给了其他同行进行评议。在此期间,Ferguson指出,该技术尚未完全准备好。该团队需要证明,他们可以在许多蚊子同时飞行、并且背景嘈杂的情况下,分辨出所有的蚊子。但她补充说:“如果有一个有效的、以电话为基础的、测量蚊子活动的工具,我确信自己和很多同事会非常乐于使用它。”

其他科学家也采取了类似的做法。牛津大学的玛丽安娜·辛卡(Marianne Sinka)正在设计一种可以远距离检测蚊子的声学传感器。她说:“让人们和科学家们跟在蚊子后面追逐,会引起巨大的抽样误差。他们无法捕获许多在室内和睡眠时咬人的蚊子,尤其是一些疟疾载体。”

Sinka还注意到,一些手机不适合捕捉蚊子的声音,因为他们的软件删除了一部分关键的音程。她说:“最终,准确的监视是至关重要的。如果这些人可以成功建立一个全民参与的科学项目,让我们可以准确监视,那就最好不过了。”

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