Insinyur Jepang telah menciptakan penyerbuk quadrocopter

Sekitar sepertiga dari tanaman pangan dunia membutuhkan bantuan penyerbukan, tetapi lebih dari 40% spesies serangga yang memainkan peran ini beresiko punah. Para peneliti telah mencari solusi untuk masalah ini di berbagai bidang. Beberapa ilmuwan telah fokus pada cara-cara untuk melindungi lebah dan penyerbuk penting lainnya, sementara yang lain mulai mencari kunci di luar dunia alami.

Jadi beberapa insinyur sampai pada kesimpulan bahwa pasukan penyerbuk robot akan membantu mempertahankan hasil panen. Gagasan ini dipandu oleh tim peneliti di Jepang selama pengembangan drone kecil yang mampu menyerbuki bunga.

Setelah mempelajari lebah madu , Eijiro Miyako, seorang rekan senior di Institut Nasional Sains dan Teknologi Industri Lanjut, dan rekan-rekannya menyadari bahwa menggunakan drone dan gel ion cair, serbuk sari dapat dikumpulkan dari satu bunga dan diletakkan di atas bunga lainnya. Sebagai dasar, para ilmuwan mengambil versi modifikasi dari PXY CAM quadrocopter yang terjangkau.



Dalam sebuah studi tentang lalat dan semut, para ilmuwan menyadari bahwa Anda tidak bisa langsung menaruh gel di permukaan halus sebuah robot terbang kecil. Sebaliknya, mereka membutuhkan sesuatu seperti kuas yang mengumpulkan serbuk sari dari bunga. Kemudian para ilmuwan Jepang menempelkan sehelai bulu ke permukaan drone, dan kemudian mengoleskan gel ion ke dalamnya.



Upaya sebelumnya untuk membuat penyerbuk buatan belum terwujud dalam proyek yang berhasil, namun, Dr. Miyako berhasil. Selama percobaan, quadrocopter terbang ke bunga lily, mengumpulkan serbuk sari dari anther pada "sikat" dan mengirimkan bunga lain ke stigma.


Koleksi serbuk sari

Hasil penelitian menunjukkan bahwa drone benar-benar dapat mentransfer serbuk sari dari satu bunga ke bunga lain dengan keberhasilan yang hampir sama dengan lebah dan penyerbuk lainnya. Para ilmuwan harus memeriksa apakah benih akan diperoleh sebagai hasil penyerbukan seperti itu.


Penyerbukan

Saat ini, quadrocopters Miyako dikendalikan oleh operator manusia. Di masa depan, para peneliti perlu mengembangkan sistem "visi" yang memungkinkan drone mengenali bunga sendiri. Saat ini, perangkat lunak pengenal visual cukup dikembangkan, sehingga para ilmuwan yakin bahwa tidak akan sulit bagi mereka untuk mengembangkan sesuatu untuk gagasan mereka. Namun, para peneliti tidak melaporkan cara menyesuaikan sistem seperti itu, mengonsumsi puluhan, dan kadang-kadang ratusan watt energi dalam drone sekecil itu.

Keberhasilan yang diraih oleh tim Miyako dan peneliti lain hanyalah langkah pertama. Para ilmuwan dapat membuat alat yang dapat menyerbuki tanaman, tetapi mereka masih harus mencari cara untuk menerapkan konsep ini dalam skala massal, yang diperlukan untuk membuatnya berguna bagi petani.

Sekarang banyak petani mengandalkan lebah madu domestik. Mereka hidup dalam populasi padat - beberapa puluh ribu lebah yang bekerja di setiap sarang. Jelas, mengganti "tentara" dengan drone akan membutuhkan investasi dalam jumlah yang sangat signifikan.

Ekonom pertanian juga berbagi pandangan ini. Inilah cara mereka memperdebatkan sudut pandang mereka: jika, misalnya, petani almond membayar sewa $ 150 per sarang untuk 30.000 lebah yang bekerja, maka sekitar ½ sen per lebah. Jika lebah bekerja di hutan selama dua minggu, maka jumlah ini mencapai 0,035 sen per hari. Dengan demikian, drone penyerbukan harus turun harga secara signifikan sebelum mereka dapat bersaing dengan lebah.

Beberapa ahli juga memiliki pertanyaan mengenai bagaimana quadrocopters akan beradaptasi dengan struktur setiap bunga tertentu agar tidak merusaknya. Terlepas dari kenyataan bahwa drone mampu mentransfer serbuk sari dari satu bunga ke yang lain, ada kekhawatiran bahwa perangkat itu sendiri dapat merusak bunga. Sebuah mesin yang berjalan ke organ reproduksi sebenarnya dapat “merobohkan” atau menghancurkan stigma.

Skeptis mengklaim bahwa bunga bakung dipilih oleh para ilmuwan untuk memfasilitasi tugas drone, karena bentuk bunga tidak mengganggu penyerbukan. Untuk memperluas cakupan penyerbukan teknologi ke struktur bunga yang lebih kecil dan lebih kompleks, drone harus menjadi lebih fleksibel dalam kontrol. Sebuah tim peneliti di lab Microbotics Harvard telah membuat RoboBee, sebuah drone kecil yang dapat digunakan untuk penyerbukan.


Pertanyaan lain yang diajukan para ilmuwan kepada para peneliti Jepang adalah bagaimana memuat "kumpulan" serbuk sari baru setelah drone mengirimkan muatannya ke stigma. Bisakah saya menggunakan gel pada vili berulang kali? Jawaban untuk pertanyaan-pertanyaan ini belum tersedia.

Ahli entomologi percaya bahwa solusi terbaik untuk masalah penyerbukan tidak terletak pada teknologi, tetapi pada alam. Menurut mereka, jalan keluar dari situasi ini adalah penjinakan lebah liar. Lebah Buas hidup lebih terpencil dari saudara-saudara mereka yang jinak dan membangun sarang di liang kecil di tanah atau lubang di pohon-pohon tua. Para ilmuwan sudah berusaha keras untuk menjinakkan mereka.

Tetapi bahkan tanpa menjinakkan lebah atau lebah liar, petani dapat memanfaatkan kemampuan penyerbukan mereka. Semua yang diperlukan adalah mengalokasikan cukup tanah yang menguntungkan untuk habitat serangga ini.

Ada opsi ketiga di persimpangan alam dan teknologi - serangga cyborg. Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah belajar mengendalikan serangga besar menggunakan implan listrik, tetapi sekarang ilmu pengetahuan telah melangkah lebih jauh. Sebagai bagian dari proyek DragonflEye, para ilmuwan dapat mengontrol penerbangan capung menggunakan serat optik yang ditanamkan. Semua elektronik yang diperlukan untuk navigasi otonom dikemas dalam "ransel" kecil di belakang capung, yang ditenagai oleh panel surya.

Karya ilmiah diterbitkan dalam jurnal Chem pada 9 Februari 2017.
DOI: 10.1016 / j.chempr.2017.01.008