新聞?dòng)浾?國倩
實(shí)習(xí)生 溫竹青 蔡欣熠
在傳統(tǒng)農(nóng)田里，農(nóng)藥曾是對抗害蟲的“主力軍”，但噴灑時(shí)卻像撒網(wǎng)捕魚——明知害蟲藏在某處，卻不得不讓整片農(nóng)田“陪跑”，既浪費(fèi)藥劑又誤傷生態(tài)。
如今，長江大學(xué)“蟲姿百態(tài)”科研團(tuán)隊(duì)帶著一項(xiàng)“AI讀蟲術(shù)”打破困局：他們自主研發(fā)的昆蟲行為智能分析技術(shù)，就像給農(nóng)藥裝上了“導(dǎo)航系統(tǒng)”，讓每一滴藥液都能精準(zhǔn)命中害蟲“靶心”，讓農(nóng)田防控從“粗放潑灑”升級為“智能狙擊”。
顯微鏡下的“蟲語翻譯官”
在2025 年世界數(shù)字教育大會(huì)展覽現(xiàn)場，工作人員將實(shí)蠅科昆蟲置于顯微鏡下，這些平時(shí)難以察覺的小生物的一舉一動(dòng)，都被精準(zhǔn)捕捉。當(dāng)它們搓動(dòng)產(chǎn)卵器、梳理肢體時(shí)，系統(tǒng)早已通過AI算法破譯出“即將產(chǎn)卵”的信號，提前為植保人員亮起“預(yù)警燈”。
這種“從昆蟲小動(dòng)作預(yù)判大危機(jī)”的能力，源于團(tuán)隊(duì)為昆蟲行為裝上的“數(shù)字眼睛”。傳統(tǒng)人工統(tǒng)計(jì)害蟲行為需耗費(fèi)大量時(shí)間，而AI技術(shù)將效率提升了80%：它不僅能將毫米級的生物行為轉(zhuǎn)化為海量數(shù)字圖譜，實(shí)時(shí)分析昆蟲行為模式，還能通過歷史數(shù)據(jù)預(yù)測害蟲爆發(fā)周期，讓防控從“被動(dòng)救火”轉(zhuǎn)向“主動(dòng)預(yù)判”。
跨學(xué)科碰撞出的“智慧農(nóng)藥”
為何能讓農(nóng)藥“精準(zhǔn)制導(dǎo)”？故事要從一次跨學(xué)科合作說起?！坝萌斯ぶ悄芗夹g(shù)解決作物保護(hù)難題?！边@是“蟲姿百態(tài)”團(tuán)隊(duì)與該校農(nóng)學(xué)院昆蟲生態(tài)行為學(xué)專家桂連友教授碰撞出的靈感火花。
柑橘作為湖北第一大水果，常年遭受實(shí)蠅類害蟲威脅。以橘小實(shí)蠅為例，其寄主范圍覆蓋46個(gè)科250多種果實(shí)作物，一旦爆發(fā)可能導(dǎo)致果實(shí)減產(chǎn)甚至絕收。傳統(tǒng)防治依賴經(jīng)驗(yàn)判斷和大面積噴藥，既低效又破壞生態(tài)。為此，團(tuán)隊(duì)融合人工智能與植物保護(hù)學(xué)知識，構(gòu)建了一套“昆蟲行為識別模型”：通過AI追蹤昆蟲纖細(xì)肢體的運(yùn)動(dòng)軌跡，定位其動(dòng)作發(fā)生域，再結(jié)合昆蟲生態(tài)學(xué)原理，判斷行為對應(yīng)的蟲害風(fēng)險(xiǎn)等級。
“這也就是說，害蟲的某種行為對應(yīng)著一種蟲害。比如，當(dāng)昆蟲搓產(chǎn)卵器或腹部時(shí)，系統(tǒng)敏銳察覺其可能即將產(chǎn)卵，這就能為植保人員提供精準(zhǔn)的干預(yù)時(shí)機(jī)。此時(shí)只需在產(chǎn)卵集中區(qū)域針對性施藥，既能阻止幼蟲孵化，又能避免全程、大量地噴灑農(nóng)藥，實(shí)現(xiàn)提前干預(yù)、精準(zhǔn)用藥，既減少了農(nóng)藥使用，又達(dá)到了生態(tài)防治的目的。”長江大學(xué)“蟲姿百態(tài)”科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、該校計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院教授詹煒打了個(gè)比方：“這就像給農(nóng)藥配備了‘智能地圖’，讓它們只去該去的地方?！?/p>
三年“追蟲”路的科研突圍
一項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向農(nóng)田，背后是團(tuán)隊(duì)三年的“追蟲”歷程。為了采集真實(shí)場景下的昆蟲行為數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)成員足跡遍布云南、重慶、海南、廣西等地的果園。當(dāng)年的本科生成員孫泳還記得，為了設(shè)計(jì)昆蟲行為分析設(shè)備的硬件，他曾連續(xù)幾個(gè)暑假都沒有回家，只是泡在實(shí)驗(yàn)室里潛心鉆研?！白蠲r(shí)，東校區(qū)四教508的燈光常常亮到深夜?！彼ρ?。
團(tuán)隊(duì)的努力換來突破性成果：他們從人和大型哺乳動(dòng)物的行為識別方法中得到啟發(fā)，最終設(shè)計(jì)出用于昆蟲類生物動(dòng)作行為的識別算法，并成功實(shí)現(xiàn)柑橘大實(shí)蠅、桔小實(shí)蠅、澤蘭實(shí)蠅和瓜實(shí)蠅四種典型實(shí)蠅科昆蟲梳理行為的AI自動(dòng)識別與分析。
相關(guān)成果曾獲2021年第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽創(chuàng)意組國家級銅獎(jiǎng)、2021年湖北省第十三屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎(jiǎng)，相關(guān)研究成果被《Insects》和《Ecological Informatics》等期刊發(fā)表，并獲批教育部科技發(fā)展中心項(xiàng)目支持。
“這不僅是技術(shù)的突破，更是農(nóng)業(yè)思維的革新?！?詹煒表示，團(tuán)隊(duì)正進(jìn)一步拓展技術(shù)應(yīng)用場景。未來，隨著數(shù)字技術(shù)與農(nóng)業(yè)的深度融合，“看蟲下藥”“精準(zhǔn)防控”將成為智慧農(nóng)田的常態(tài)，讓每一滴農(nóng)藥都成為守護(hù)豐收的“智能導(dǎo)彈”。
