深入探索“智能蜂巢”

只因一个微型气候控制电路板,养蜂人成功避免了蜜蜂的群体毁灭事件。

毫无征兆,在2006年10月发生了这样一个离奇的故事。

一位居住在美国的养蜂人David Hackenberg将自己的蜜蜂从宾夕法尼亚州运到了佛罗里达州过冬。仅在3个星期后,他发现超过90%的蜜蜂都离奇消失了,令人震惊的是,蜂箱中并没有蜜蜂的尸体,蜂王还在,可是工蜂却神秘消失了。在过去40多年的养蜂经历中,这位养蜂人还从未见过这种情形,他也不知道那些蜜蜂去了哪里,为什么会发生这种惨剧。根据多年的经验,通常情况下蜂群的死亡是缓慢而且痛苦的,蜜蜂也都会选择在蜂箱内或是附近死去。

从当年11月中旬开始,宾夕法尼亚州立大学的研究人员不断进行研究和寻找答案,但直到今天,也没有人知道这个事件的原因。在2012年美国农药论坛上,Hackenberg曾说:“我以为研究人员会很快帮我发现原因,但他们在电话中解释说这种情况以前从未看到过。”

之后不久,美国各地都纷纷出现类似的事件,据美国农业部统计,养蜂人所养的30%-90%的蜜蜂都突然消失了。而这一现象很快就有了一个学术名称:蜂群崩坏综合症。

虽然直到现在人们仍然在探究蜂群崩坏综合症的真相到底是什么,但研究者人员已经锁定了一个主要原因。

在健康的蜜蜂繁殖环境下,蜂王将卵(一天约产2000个)产到一个巢房中,然后一只工蜂很快就会用一层蜡将其盖住,巢房中的温度是稳定的,卵开始孵化,10天后一只工蜂随即诞生。

如果工蜂遮盖巢房的速度不够快,一种名为瓦螨的螨虫就会侵入巢房并以正在发育的卵为食。尽管身体会比较弱,小工蜂最终还是能诞生,但这会让螨虫繁殖并感染蜂箱的其余部分。它们,是从内向外摧毁蜂群的幕后黑手。 

现在,一些公司发明了可防治这种蜜蜂寄生虫的武器:一种基于物联网技术的气候控制器,它可以解决蜂群崩坏综合症的问题。那么问题来了,这类技术解决方案是否能够帮助我们解决更大的问题?诸如许多人都了解的不仅影响蜜蜂也影响人类健康的全球性危机?

高温与螨虫

做了一辈子农民的Will MacHugh说:“众所周知,高温会杀灭昆虫。我甚至听说过有人将蜂箱框架放在烤箱里加热来杀灭螨虫。那时我就想,为什么不把加热元件直接放入蜂箱中呢?”他了解到电路板的尺寸与蜂箱的尺寸应成比例,经过努力,一款名叫MiteNot的产品诞生,这是一种生物降解装置,通过蓝牙组件在中央蜂窝接口与杀灭螨虫的加热元件之间进行通信。MacHugh从小在农业方面很有天赋,后来他在父母的樱桃园里帮忙,也在那时学习到了更多关于蜜蜂的知识。正因他拥有农业和技术两方面的经验,MiteNot才获得了成功。

MacHugh说:“我在十几岁时就有了比较高的软件工程水平,之后我也从事了咨询行业的工作。期初我创办了一家叫做Eltopia Communications公司,当时想为农场提供互联网相关服务,这能让农民把诸如土壤水分探头和天气站这样的设备部署到田地里,从而轻松监测和掌控农场的情况。” 

该公司于2002年成立时名为Eltopia.com,后来退出了互联网服务业务,开始专注于机器对机器(M2M)的通信。2014年Eltopia成功收购了一家移动通信公司,其后就专注于物联网领域,通过优化灌溉和精准监测天气的技术实现农场的现代化管理。

从2013年起,MacHugh就一直在开发MiteNot这款产品。作为一款与蜂巢结构相仿的电路板,它分成2X2英寸的几个段面,配备有加热元件、温度计和由STMicroelectronics生产的低能耗无线处理器BlueNRG(MacHugh称其为“系统的心脏”)。

MiteNot的主要目标是抑制螨虫的繁殖周期。当蜂蜡密封了巢板上的巢房后,其温度就会保持稳定,通过温度计探测温度不稳定的部位,就可知道巢板的哪一段需要加热,随即加热至刚刚可以杀灭螨虫而不会伤害蜜蜂的温度。 

蜜蜂的死因

据英国医学杂志《柳叶刀》发表的一项最新研究显示,全球约35%的食物都依赖传粉昆虫。该研究率先关注了传粉昆虫与人类健康的关联,研究结果令人吃惊。研究者模拟了分别损失50%、75%和100%的传粉昆虫会对人类健康带来怎样的影响。

最坏的情景,倘若失去100%的传粉昆虫,全球人口中将新增约7100万维生素A缺乏症病例,新增1.73亿叶酸缺乏症病例。传粉昆虫的消失也将使与非传染性和营养不良相关的死亡人数增加1.42亿人。同样,损失50%的传粉昆虫预计会导致70万人的死亡。 

蜜蜂危机引起了国际社会的关注。仅在2015年,《纽约时报》、《华尔街日报》、《华盛顿邮报》、BBC和其它数家媒体都对它进行了报道。甚至是奥巴马总统也开始保护蜜蜂,设立了一个传粉昆虫健康工作组,并就这一危机事件签发了备忘录。

根据白宫关于传粉昆虫产生的经济影响的报告,自2006年以来,蜂群数量每年平均减少30%,美国目前的蜂群数量约为250万个,而20世纪40年代时为600万个。 

一般来说,大多数研究者都认为蜜蜂大量死亡的原因不止一个。除了螨虫的影响之外,其它可能的原因还包括使用农药、蜜蜂的遗传多样性不足和单一栽培的做法(大规模集约种植某种作物)。 

David Roubik博士在位于巴拿马的史密森尼热带研究所工作了超过35年的时间,专注于研究热带地区非洲化蜜蜂的影响和各种养蜂方法在农业生态领域的可持续性。他表示:“在集约农业中,对于非本土蜜蜂的需求很高。当没有足够的蜜蜂时,所有人都会抱怨,但其实这些蜜蜂原本就不应该在那里。” 

Roubik指出,在热带地区和其它地方,蜜蜂的数量和以往一样充足。他引用了肯尼亚国际昆虫生理学与生态学中心在2014年发布的一项研究,该研究显示,东非的蜜蜂对摧毁了其它地方的蜜蜂的那种瓦螨具有天然的抵抗力。他说:“如果让自然来选择,蜜蜂就有机会自己战胜螨虫。在美国、欧洲、日本及澳大利亚的某些地方,仅仅是采用了集约商业农业方法的地方才有缺乏传粉昆虫的情况。就像一句老话所说的,有得就有失。”

此外,Roubik博士也在密切观察,希望弄清楚通过技术解决方案来杀灭螨虫是否会有助于解决以上危机,还是说可能也会产生有害的涟漪效应。他说:“人类的任何控制措施都会存在一个问题,最终引发一些具有抵抗力的螨虫单东升。我想知道这种高温解决方案在一段时期后会出现什么情况。”

伟创力创新和新事业总监Ali Zaman也从另一个角度观察着类似MiteNot这样的技术。作为伟创力高度战略性的创新和新事业部门的业务开发总监,他带领该部门在世界各地培育联网技术和合作伙伴关系方面发挥着核心的作用。伟创力也与Innovation Endeavors合作设立了Farm2050,希望通过该合作将2050年的将粮食产量提升70%。

Zaman这样表示:“杀灭螨虫的能力说明,技术开始在解决多维度问题方面发挥越来越重要的作用。因为未能有效的解决根本问题,螨虫威胁是一个日渐恶化的症状。研究者指出,农业格局的变化和食品行业的压力改变了蜜蜂依赖的生态系统。”与全球变暖相似,找到根本原因应从社会意识开始,引导政策的变化和执行。Farm2050项目的成员包括大型农场和设备公司、种子专家和农业技术专家,此类合作体是一个理想的平台,可协助监测对于农业越来越大的需求,并寻找满足这些需求的方法,同时,也能对未来可能会出现的意外后果发出警报。“如果我们能让相应的解决方案做到高效、智能和互联,就会获得一个高效的反馈系统,以避免走捷径对环境带来的损害。而伟创力这样的公司将在应对这一共同问题方面发挥极为关键的作用,蜜蜂数量的回升应该是一个自然的结果,而且也是衡量成功与否的一个标准。”

基于同样的原因,灭螨技术开发商MacHugh也正与明尼苏达大学和北卡罗来纳大学的研究者一起深入研究遗传检测。

MacHugh表示:“螨虫与蜜蜂的遗传结构非常相似,以至于螨虫可以通过食用蜜蜂的血液生存。对蜜蜂有益的也对螨虫有益,对蜜蜂有害的自然也对螨虫有害,所以杀灭螨虫很难。”

MiteNot这样的产品并不是目前解决蜂群崩溃问题唯一的“智能”举措。英国一家叫做Solarcentury的公司建设了太阳能农场,将其作为生物多样化的野生动植物保护区。他们在田野上安装了大量的太阳能板,种下了当地的种子。据英国一项调研显示,这些地方成为了生物多样化热点,吸引了不同种类的蜜蜂,它们也因自然阳光造就的安全栖息地受益良多。 

另一家公司是Open Source Beehives,它让每一个人都以可便利的将蜂箱设计样本下载并打印到一块木板上。该公司正在开发物联网传感器,用于将用户个人的蜂箱连接至Smart Citizen全球平台,以让养蜂人追踪他们的蜂群,同时为开放的全球蜜蜂数据库做出贡献。

随着物联网技术在全球越来越多的地区不断发展,很多企业在继续探索并检验应对这一危机的创造性解决方案,这并不仅仅是因为人类的食物问题,而是由于传粉昆虫构成了与几十亿人的健康密切相关的一个重要支柱。 

Eltopia目前仍然专注于开发MiteNot,MacHugh希望到明年可将这一技术应用于成千上万的蜂箱中。他说:“我们刚刚开始采集蜜蜂的信息,希望能够帮助它们。最终,无论我的产品或他人的产品是否可行,我们都愿意与任何伙伴展开合作。”


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2015-11-12
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