2014年10月15日
安価で非侵襲的な擬似音響光学センサーを用いて、飛んでいる昆虫を飛んでいる音から自動的かつ正確に検出し、カウントし、分類するシステムを提案しました。
この手順の全体的な目標は、飛んでいる昆虫を翼の鼓動音に基づいて検出し、識別することです。これは、まず疑似音響センサーを使用して、実験チャンバー内で音を連続的に録音することで実現されます。2番目のステップは、生の録音から昆虫の飛翔音を自動的に検出することです。
最後のステップは、検出された飛翔音を自動的に分類して、昆虫の種と性別を特定することです。最終的には、図と表を使用して分類精度を示します。この技術の主な利点は、シンプルで安価であり、スティッキートリップやインターセッショントリップなどの現在の方法と同じくらいユビキタスに作成できることですが、高精度やリアルタイム監視などのデジタル上の利点があります。
実験を開始するには、標準的な実験室条件下でエナメルパンに蚊の幼虫を飼育します。挽いたげっ歯類のチョウとビール酵母の混合物を3対1の比率で彼らに与えます。次に、200ミリリットルのカップに蚊の蛹を集めるか、蚊の成虫を集めて実験室に入れます。
各実験チャンバーに、同じ種と性別の20〜40人の個体が含まれていることを確認してください。成虫の蚊、10%のスクロースと水の混合物を食べ、週に1回は食べ物を交換し、週に2回は湿らせた綿のタオルを交換し、湿度を維持するために実験チャンバーの上に置きます。さらに、チャンバー内には常に200ミリリットルのコップの水道水を保持してください。
実験期間中、実験チャンバーを摂氏20.5〜22度、湿度30〜50%で16〜8時間の明暗サイクルに維持します。実験室を電源に接続し、電源を入れます。レーザーが個々のフォトダイオードの中央に配置されるまで磁石を調整して、レーザーライトをフォトアレイに合わせます。
次に、最初にシステムに電力が供給され、レーザーがフォトアレイを指していることを確認して、2つのサニティチェックを実行します。次に、スピーカーをオーディオジャックに接続して、レーザーとフォトアレイのアライメントが音をキャプチャできるかどうかを確認します。レーザー光源の端付近でケージに手を出し入れします。
レーザー光が手にあることを確認し、音が変わるかどうか聞いてください。手が出たり出たりするときに、電子歯ブラシに紐を取り付けて歯ブラシの電源を入れます。レーザーライトが点灯していることを確認してください。
次に、弦をレーザー平面に移動し、音が変化するかどうかを確認します。システムが適切にセットアップされたら、ケージに昆虫を追加し、蓋を閉めます。データ収集を開始するには、レコーダーの電源を入れ、次の情報を含む音声注釈を作成して、録音を一時停止します。
次に、レコーダーをシステムに接続し、3日間録音を再開します。レコーダーから新しいフォルダーにデータをダウンロードし、データを削除してレコーダーを空にします。残りの昆虫が死に、ケージに生き残った昆虫が5匹以下になるまで、記録プロセスを繰り返します。
データを処理するには、記録セッションのデータを含む各フォルダーに対して概日WBF検出ソフトウェアを実行し、MATLABを開いてコマンドウィンドウに入力し、MATLABの作業ディレクトリをコードディレクトリに変更し、コードcircadian WBFを実行します。次に、Enterキーを押して開始します。アルゴリズムが終了したら、アルゴリズムが新しいフォルダに出力する検出結果を確認すると、分類器は、クラスの数が増えるにつれて得られる分類精度を表示する表で示されているように、昆虫の5種以下を分類するときに96%以上の精度を達成します。
クラスの数が10に増加すると、精度は79%より低くなることはありませんこのタンニンは、分離プログラムを効果的に計画するために使用できる実際の情報を生成することにより、材料などの病気と戦うのに役立ちます。また、農家は、畑の害虫を監視することにより、作物への事故による被害の拡大を制限するのにも役立ちます。
完全なトランスクリプトを表示し、数千本の科学動画にアクセス
本研究では、安価で非侵襲的な擬似音響光学センサを利用して、羽ばたき音に基づいて飛翔昆虫を検出し、分類し、個体数を計測するシステムを提示します。この手法は、従来の昆虫モニタリング技術に代わるデジタルな選択肢を提供し、より高い精度とリアルタイムなデータ取得を可能にします。
本研究では、羽ばたき音に基づいた飛翔昆虫の検出および分類を可能にする、低コストで非侵襲的なセンサーシステムを提示します。これは、従来の昆虫学的モニタリング手法に代わる、拡張性の高い選択肢となります。本手法は、高精度なリアルタイムデータを提供し、農業および医学昆虫学における媒介生物の監視や害虫管理プログラムを支援することができます。最小限のインフラで継続的なモニタリングを可能にすることで、本システムは、疾病伝播や作物被害を軽減するための介入に向けた初期段階のターゲット検証における予測の信頼性を向上させます。
この手法は、初期のベクター生物学から防除戦略の前臨床評価に至る発見の連続体に適合し、特にリアルタイムで種を特定したモニタリングが、メカニズムの理解や介入効率の評価に寄与する場合に有用です。