機器人能代替蜜蜂授粉嗎？

蘇煒宣+摘譯

目前，世界蜜蜂總量正急劇下降，迄今為止，科學界仍無法改變這一嚴峻局面。一些科學家決定從問題的源頭（病害、天敵、蜜蜂飼料供應和農藥）入手，從而提出有效的解決方案，而另一些科學家則正在尋求蜜蜂授粉的替代品。

有3個科學家團隊把機器人授粉技術視為可以減少對蜜蜂授粉依賴的手段。其中2個團隊設計了微型飛行機器人，另一團隊設計了輪式機器人。上述3種機器人均已初具雛形。為方便進行空中作業，科學家們為機器人安裝了飛行翼，然而地面作業模式仍處于早期設計階段。哈佛大學研究人員10年前就開始了這項工作，最近日本國立現代工業科學技術研究所的科學家公布了一種可以收集和存放花粉的無線空中授粉機器人。西弗吉尼亞大學（WVU）多學科團隊采用與其相近的方法，正在設計一種能夠自主定位、識別和為單個花朵授粉的輪式機器人。

日本無人機

日本無人機（圖1）成果在《Chem》雜志上發表，其中包括一個有馬毛帶附在其下面的小型無線無人機。這是唯一一個在實驗室測試中實際給植物授粉的機器人設備（圖2，試驗材料是日本百合）。

該項目的主要聯系人宮古一郎用離子液體凝膠涂覆機器人的馬毛帶。“離子液體凝膠在正常和惡劣的環境中均可長期保持粘性。”他說，“并且它們防水耐用。”該凝膠增加了馬毛帶的可用表面積，有助于其在飛行過程中收集花粉并保持花粉活性。當馬毛帶接觸雄蕊和雌蕊時，凝膠的濕度和靜電性能會降低花粉損傷的幾率。宮古認為駕駛無人機為花朵授粉的任務是“非常艱難”的。“我相信人工智能（AI）、GPS和高分辨率相機的應用將對未來機器人的發展非常有幫助。”他在電子郵件采訪中說。AI也可以改善無人機授粉性能。他說：“一群AI蜜蜂機器人可以測定到達花的最短路徑和最有效的授粉方式。”

哈佛的蜜蜂機器人

授粉只是哈佛大學首席研究員Robert Wood對于微電子機器人的預測應用之一。他和他的團隊認為蜜蜂機器人（圖3）可能會對搜尋救援行動有所幫助。

蜜蜂機器人的制作原本是不可能完成的，直到他們發明了一種新的制造方法。該方法被稱為“彈出式MEMS”，立體書和折紙為其提供了創作靈感。機器人制造過程中需要經歷一個精細的分層，并且在同一步驟中固定在框架內進行折疊組裝。

蜜蜂機器人約為25美分硬幣大小，高2.4 mm，重達3.2盎司（約90.7 g）。它可以飛行、游泳并可以利用靜電在平坦的表面上倒掛。接下來，哈佛研究人員希望為蜜蜂機器人建一個“蜂巢”來充電。Wood設想蜜蜂機器人可以成群地出動，這類似于他們的另一個發明——Kilobots。哈佛研究人員使用這些微型的自主控制機器人來研究集體AI和群體行為。

機器人漫游車

機器人漫游車（圖4）的雛形是從工程學學生制作的自動機器人中轉化而來的，并且該機器人曾在2016年NASA機器人樣機返回百周年挑戰賽中獲獎。該學生設計的自主機器人可圍繞某一地域進行移動，并且在火星或月球環境中僅通過使用操作技術即可搜尋物體。

打造機器人漫游車的目的是精確授粉。“我們不光是通過吹氣或搖晃植物來使其授粉，我們致力于處理單個花朵。”WVU航空航天與機械工程助理教授Yu Gu說。Gu和他的團隊將在機器人上裝載激光雷達和照相機，使機械手臂能夠定位單個花朵，測定其生存力，并將花粉提供給健康的花朵。類似于雷達的原理，利用激光生成的光脈沖（而不是聲波）來檢測物體。WVU將利用溫室栽培的覆盆子和黑莓植物材料來測試這臺機器人。一年中，用多個漿果世代測試機器人的性能確定了他們可以在室內使用。這只是初步研究，隨后的研究將會持續跟進。“首先，我們想表明這是可行的。”Gu說。

康奈爾大學丹佛斯實驗室的昆蟲學家認為，本地蜜蜂可以肩負起一些授粉的職責，甚至在少數情況下，本地蜜蜂可以滿足一個果園所有的授粉需求。實驗室研究和推廣負責人Maria van Dyke說：“有幾個紐約州的果園不再租用蜜蜂，而是直接使用本地蜂來授粉。”而現在看來，這一情況值得被重視。因為每種機器人從模型到商業發行至少需要10年時間。哈佛的機器人仍然束縛于其動力源，日本機器人的導航系統或許可以依靠添加GPS和人工智能獲得改善。Gu的WVU團隊規劃階段尚未完成。一旦完成雛形構建，他們將對照自然授粉果實進行溫室試驗和機器人授粉果實質檢。endprint