Investigadores de la Universidad de Washington han creado un paquete de sensores que es lo suficientemente pequeño como para viajar a bordo de un abejorro.

Los agricultores ya pueden usar drones para volar sobre campos enormes y monitorear la temperatura, humedad o salud de los cultivos. Pero estas máquinas necesitan tanta potencia para volar que no pueden llegar muy lejos sin necesitar una carga.

Ahora, Los ingenieros de la Universidad de Washington han creado un sistema de detección que es lo suficientemente pequeño como para viajar a bordo de un abejorro. Porque los insectos pueden volar solos, el paquete solo requiere una pequeña batería recargable que podría durar siete horas de vuelo y luego cargarse mientras las abejas están en su colmena por la noche. El equipo de investigación presentará sus hallazgos en línea el 11 de diciembre y en persona en la conferencia ACM MobiCom 2019.

"Los drones pueden volar durante unos 10 o 20 minutos antes de que necesiten cargarse de nuevo, mientras que nuestras abejas pueden recopilar datos durante horas, "dijo el autor principal Shyam Gollakota, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Paul G. Allen de la Universidad de Washington. "Demostramos por primera vez que es posible hacer todo este cálculo y detección utilizando insectos en lugar de drones".

Si bien el uso de insectos en lugar de drones resuelve el problema de energía, esta técnica tiene su propio conjunto de complicaciones:Primero, los insectos no pueden cargar mucho peso. Y segundo, Receptores GPS, que funcionan bien para ayudar a los drones a informar sus posiciones, consume demasiada energía para esta aplicación. Para desarrollar un paquete de sensores que pueda caber en un insecto y detectar su ubicación, el equipo tuvo que abordar ambos problemas.

"Decidimos usar abejorros porque son lo suficientemente grandes como para llevar una pequeña batería que puede alimentar nuestro sistema, y regresan a una colmena todas las noches donde podríamos recargar las baterías de forma inalámbrica, "dijo el coautor Vikram Iyer, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UW. "Para esta investigación, seguimos los mejores métodos para el cuidado y manejo de estas criaturas".

Anteriormente, otros grupos de investigación han equipado a los abejorros con simples "mochilas" superponiendo pequeños rastreadores, como la identificación por radiofrecuencia, o RFID, etiquetas, para que sigan su movimiento. Para este tipo de experimentos, Los investigadores pusieron una abeja en el congelador durante unos minutos para reducir la velocidad antes de pegar la mochila. Cuando terminen con el experimento, el equipo quita la mochila mediante un proceso similar.

Estos estudios previos, sin embargo, solo involucró mochilas que simplemente rastreaban la ubicación de las abejas en distancias cortas, alrededor de 10 pulgadas, y no llevaban nada para inspeccionar el entorno alrededor de los insectos. Aquí, Gollakota, Iyer y su grupo diseñaron una mochila con sensor que se monta en la espalda de las abejas y pesa 102 miligramos, o aproximadamente el peso de siete granos de arroz crudo.

"La batería recargable que alimenta la mochila pesa alrededor de 70 miligramos, así que nos quedaban un poco más de 30 miligramos para todo lo demás, como los sensores y el sistema de localización para rastrear la posición del insecto, "dijo el coautor Rajalakshmi Nandakumar, estudiante de doctorado en la Escuela Allen.

Debido a que las abejas no anuncian dónde están volando y porque los receptores GPS tienen demasiada energía para montar en un pequeño insecto, el equipo ideó un método que no utiliza energía para localizar a las abejas. Los investigadores instalaron múltiples antenas que transmitían señales desde una estación base a través de un área específica. Un receptor en la mochila de una abeja usa la fuerza de la señal y la diferencia de ángulo entre la abeja y la estación base para triangular la posición del insecto.

"Para probar el sistema de localización, hicimos un experimento en un campo de fútbol, "dijo el coautor Anran Wang, estudiante de doctorado en la Escuela Allen. "Configuramos nuestra estación base con cuatro antenas en un lado del campo, y luego tuvimos una abeja con una mochila volando en un frasco que alejamos de las antenas. Pudimos detectar la posición de la abeja siempre que estuviera dentro de los 80 metros, aproximadamente tres cuartas partes de la longitud de un campo de fútbol, de las antenas ".

A continuación, el equipo agregó una serie de pequeños sensores:monitoreo de temperatura, la humedad y la intensidad de la luz — a la mochila. De esa manera, las abejas podrían recopilar datos y registrar esa información junto con su ubicación, y eventualmente recopilar información sobre una granja completa.

"Sería interesante ver si las abejas prefieren una región de la granja y visitan otras áreas con menos frecuencia, "dijo el coautor Sawyer Fuller, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Washington. "Alternativamente, si quieres saber qué está sucediendo en un área en particular, también puedes programar la mochila para que diga:'Hey abejas, si visita esta ubicación, tomar una lectura de temperatura '".

Luego, después de que las abejas hayan terminado su día de búsqueda de alimento, regresan a su colmena, donde la mochila puede cargar los datos que recopiló a través de un método llamado retrodispersión, a través del cual un dispositivo puede compartir información al reflejar las ondas de radio transmitidas desde una antena cercana.

En este momento, las mochilas solo pueden almacenar unos 30 kilobytes de datos, por lo que se limitan a transportar sensores que crean pequeñas cantidades de datos. También, las mochilas pueden cargar datos solo cuando las abejas regresan a la colmena. Finalmente, al equipo le gustaría desarrollar mochilas con cámaras que puedan transmitir en vivo información sobre la salud de las plantas a los agricultores.

"Hacer que los insectos lleven estos sistemas de sensores podría ser beneficioso para las granjas porque las abejas pueden sentir cosas que los objetos electrónicos, como drones, no poder, "Dijo Gollakota." Con un dron, estás volando al azar, mientras que una abeja se sentirá atraída por cosas específicas, como las plantas, prefiere polinizar. Y además de aprender sobre el medio ambiente, también puedes aprender mucho sobre cómo se comportan las abejas ".