Разработаны компьютеры Tiny Backpack для отслеживания диких животных в труднодоступных местах

Легкая беспроводная сеть обеспечивает точное отображение социальной инфраструктуры летучих мышей. Чтобы по-настоящему понять вид животных, нужно наблюдать за его поведением и социальными структурами в дикой природе. С помощью новой технологии, описанной в PLOS Biology 2 апреля 2020 года, исследователи могут отследить крошечных животных, которые делят свое время между полетами по небу и суетой в пещерах и полых деревьях, прикрепляя к ним маленькие контейнеры с помощью клея.

Эти высокотехнологичные контейнеры, которые могут связываться друг с другом и наземными приемниками, предоставили данные для популярного исследования, опубликованного на Хэллоуин в 2019 году, показывающего, что летучие мыши создали социальные связи в неволе, которые они поддерживали в дикой природе.

Беспроводная сеть, разработанная командой инженеров, компьютерных ученых и биологов, содержит функции, аналогичные тем, которые мы обнаруживаем в наших смартфонах, — например, обнаружение движения и подключение в стиле Bluetooth — при небольшом весе и низком энергопотреблении.

Автоматизация и легкость системы были критически важными для успеха сети по отслеживанию взрослых летучих мышей, которые весят от 1 до 1,5 унций (примерно 30-40 грамм) и имеют длину до 3,5 дюйма. Использование устройств, которые могут отслеживать более крупных животных, таких как те, которые включены в упряжку или ожерелья, не будет работать для летучих мышей или других мелких видов.

«Использование контейнеров на летучих мышах экономит вес, а также обеспечивает легкое падение датчиков», — сказал Саймон Риппергер, ведущий автор статьи и доктор наук в области эволюции, экологии и биологии организма в Университете штата Огайо. — «Мы на самом деле не хотим, чтобы летучие мыши обладали дополнительным весом в течение продолжительного периода времени».

Датчики часто могут быть поцарапаны в жилой комнате летучих мышей в течение примерно двух недель. Исследователи извлекают их, если есть возможность восстановить работу контейнеров, перезарядить и повторно использовать батареи.

Хотя исследование описывает сложность построения сети и проверки ее эффективности на летучих мышах, система будет работать для других животных, таких как птицы, грызуны, рептилии и рыбы, сказал Риппергер. Отсюда и название команды для сети: широко применяемая система отслеживания или BATS.

Когда Риппергер защищал свою докторскую степень десять лет назад он использовал гораздо более примитивную систему для изучения летучих мышей. Он полагался на радиотелеметрию, иногда бегая за животными, отслеживая их траекторию полета с антенной в руке. В лучшем случае он мог бы рассчитывать на то, где они находились каждые две минуты на 30 квадратных метров территории.

«Это был трудоемкий, утомительный и неточный метод», — сказал он.

При финансировании из немецкого Национального научного фонда, гранта в Музее естественной истории в Берлине и ряде немецких университетов, была собрана междисциплинарная команда и имелись намерения создать лучшую систему. В то время Риппергер был постдоком в музее естествознания и до сих пор является приглашенным ученым.

Работа заняла около семи лет, когда ученые-компьютерщики писали код с нуля, чтобы создать сеть с самой высокой производительностью, возможную с использованием сверхнизких уровней энергии. Емкость каждой батареи, питающей сеть, составляет примерно 5 процентов емкости батареи ААА.

Сеть состоит из крошечных компьютеров — акселерометров, которые выдают данные, когда летучие мыши движутся, и датчиков приближения, чтобы показать, когда они находятся близко друг к другу, — все они заключены в пластиковый 3D-контейнер на подобии рюкзака, который весит меньше копейки. Ряд базовых станций на земле получает сигналы и записывает данные о социальной активности летучих мышей и траектории полета. Компоненты, то есть, летучие мыши, большую часть времени спят, просыпаются, когда получают сигнал от другой летучей мыши, а затем вещают каждые две секунды.

«Одним из ключевых преимуществ нашей системы являются эти приемники для пробуждения. Они находятся в энергосберегающем режиме и просыпаются только тогда, когда получают сигнал от другой летучей мыши, а затем кричат: «Я здесь, я здесь!» — это и есть еще один приемник, который приходит в полное сознание и обменивается данными», — сказал Риппергер. — «Это один из способов экономии энергии».

Несмотря на низкую мощность, сеть дала надежные результаты в исследованиях различных видов летучих мышей. Двухнедельный тест, в котором были отмечены 50 летучих мышей, позволил получить данные о почти 400 000 индивидуальных встреч. Исследователи могут загружать все данные из системы на свои телефоны в полевых условиях.

Риппергер описал BATS и GPS, наиболее часто используемый метод для отслеживания животных в более широком масштабе, как высоко дополняющие системы, где BATS способны собирать сигналы в местах, где GPS не может.

«Если вы хотите изучить социальное поведение, когда летучая мышь входит в пещеру или ствол дерева, GPS-регистратор не дает нам информацию, потому что сигнал со спутника прерывается. Но внутри этих мест происходит все социальное поведение», — сказал он. — «Это действительно два разных подхода к изучению поведения животных».

Существует определенное новшество в изучении того, как между собой взаимодействуют летучие мыши, но исследование также показало удивительное сходство между их социальным поведением и некоторыми аспектами человеческих отношений. По словам Риппергера, использование этой системы для маркировки летучих мышей и крупного рогатого скота, которым они питаются, также может помочь ученым лучше понять распространение бешенства. В настоящее время он и его коллеги разрабатывают исследование по сохранению, чтобы пометить защищенных песчаных ящериц, живущих возле железнодорожных линий в Германии, чтобы определить, как содержание путей влияет на их движение.

-=GadZZillA=-

Компьютерный системный администратор, веб-огородник, IT-шник, специалист по строительным материалам, создатель и администратор проекта "Лаборатория Рабочих Столов"

Вас также может заинтересовать...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

 

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.