Chống lãng phí bằng cách đếm ruồi Chống lãng phí bằng cách đếm ruồi :: Vấn đề bền vững

Một sự hợp tác công nghệ tiên tiến đang giúp hoàn thiện quy trình tái chế rác chi phí thấp dựa vào sự thèm ăn vô độ của ấu trùng ruồi lính đen.

Công ty công nghệ sinh học ARC Ento Techcó trụ sở tại NSW Central Coast, đang hỗ trợ xử lý bãi chôn lấp tại bang này bằng cách sử dụng ấu trùng của loài ruồi thông thường này để ăn chất thải hữu cơ nằm trong chất thải rắn hỗn hợp. Sau khi ăn hết chất thải hữu cơ, ấu trùng sẽ được thu hồi và chuyển hóa thành các sản phẩm thương mại, bao gồm phân hữu cơ và thức ăn côn trùng giàu dinh dưỡng cho gà, trong khi chất thải vô cơ được chuyển hóa thành chất khử công nghiệp có thể thay thế than cốc.

Khi còn là ấu trùng, ruồi lính đen sẽ ăn hầu hết mọi thứ, từ rác thải thức ăn đến phân bón, trước khi trưởng thành và mất miệng. Điều này làm cho chúng trở thành một sự bổ sung có giá trị cho quá trình tái chế. Để làm cho hệ thống của mình hiệu quả hơn, ARC Ento Tech cần nhiều ấu trùng ruồi do ruồi trưởng thành sản xuất hơn trong cửa tái chế, nhưng cho đến nay, vẫn chưa có cách nào chính xác để đo lường hành vi sinh sản của ruồi lính đen.

Đây chính là lúc hệ thống mô phỏng thần kinh do các nhà nghiên cứu của Đại học Western Sydney tạo ra có thể trợ giúp.

Trưởng dự án, Tiến sĩ, cho biết: “Mặc dù ARC Ento Tech đã tạo điều kiện lý tưởng cho ấu trùng ruồi lính đen phát triển mạnh trong hầm tái chế, nhưng họ không biết tốc độ mà ruồi lính đen có thể sinh sản và số lượng ấu trùng mà chúng tạo ra”. Alexandre Marcireau từ Trung tâm quốc tế về hệ thống thần kinh tại Đại học Western Sydney.

“Tối ưu hóa việc sinh sản của ruồi đòi hỏi kiến ​​thức chính xác về số lượng ruồi di chuyển từ 'khu vực sinh trưởng' nơi chúng ăn chất thải, vào 'phòng sinh sản' nơi chúng sinh sản và đẻ trứng ấu trùng. Nếu chúng ta có thể đếm những vật thể chuyển động nhanh này thì nhà tái chế có thể định lượng một cách có hệ thống tác động của các thông số sinh sản như nhiệt độ, cường độ ánh sáng và lượng thức ăn, đồng thời thiết kế một hệ thống tối ưu hóa với sản lượng ấu trùng cao hơn đáng kể.”

Rất khó để các máy ảnh và cảm biến thông thường có thể ghi lại loại dữ liệu này do tốc độ và số lượng ruồi cao. Hệ thống do nhóm Đại học Western Sydney thiết kế dựa trên camera thần kinh: công nghệ sử dụng cảm biến để chỉ thu thập dữ liệu hữu ích và được lấy cảm hứng từ sinh học để quan sát chính xác các vật thể chuyển động nhanh, bao gồm cả ruồi.

'Đếm ruồi lính đen tốc độ cao' dự án sử dụng khả năng thị giác thần kinh hàng đầu thế giới tại Đại học Western Sydney phối hợp với các nhà nghiên cứu của Đại học Macquarie, những người đã cung cấp phần cứng cho phép cảm biến hoạt động bên trong lồng nhân giống.

Giáo sư Subhas Mukhopadhyay từ Trường Kỹ thuật tại Đại học Macquarie cho biết: “Hệ thống FlyCount được phát triển với các cảm biến thị giác thần kinh và thuật toán phát hiện đột biến tùy chỉnh để đếm ruồi chính xác, theo thời gian thực, đảm bảo độ chính xác 95% trong ánh sáng động”.

“Bằng cách tích hợp các công nghệ cảm biến thần kinh vào hệ thống hỗ trợ IoT, hệ thống này chứng tỏ tính hiệu quả và chính xác của hệ thống đếm dựa trên sự kiện để theo dõi và phân tích chuyển động của ruồi lính đen từ xa.

Mukhopadhyay cho biết: “Hợp tác với ARC Ento Tech, chúng tôi đã điều chỉnh cảm biến hình thái thần kinh tiên tiến để cải thiện hiệu quả hoạt động trong việc nhân giống ruồi, cho thấy sự đổi mới thực tế có thể giảm tác động môi trường và hỗ trợ nông nghiệp bền vững như thế nào”.

Dự án được tài trợ bởi Mạng cảm biến thông minh NSW và kết quả của nó đã được công bố trên tạp chí Cảm biến IEEE.

Tiến sĩ Tom Hu, người đứng đầu chủ đề Nông nghiệp & Môi trường Mạng Cảm biến Thông minh NSW cho biết: “Đây là một ví dụ tuyệt vời về sự hợp tác thực sự giữa tất cả các bên.

“Đại học Western Sydney đã phát triển chuyên môn về cảm biến hình thái thần kinh của họ từ lĩnh vực không gian và năng lực kỹ thuật cơ điện tử tại Đại học Macquarie đã giúp đưa lĩnh vực này vào một môi trường mới. Công nghệ này giờ đây có vẻ sẽ cải thiện hiệu quả hoạt động trong việc nhân giống ruồi – hỗ trợ ARC Ento Tech,” Hu nói.

Giải pháp được đưa ra vào thời điểm Greater Sydney đang trên bờ vực suy thoái. khủng hoảng rác thải do thiếu chỗ chôn lấp. Gần 70% chất thải rắn hỗn hợp phát sinh ở Úc vào năm 2018 được chôn lấp tại các bãi chôn lấp.

Người ta hy vọng kết quả của dự án có thể được nhân rộng để giúp giải quyết vấn đề này, cũng như mở ra cánh cửa cho các ứng dụng khác như giám sát tổ ong.

Tín dụng hình ảnh: iStock.com/Jaka Suryanta