農地の「デジタル」時代において、害虫を「隠れられない」状態にできるのは誰か？ ｜デジタルリテラシー

広大な地球において、昆虫は動物界の「大スター」として、その驚くべき多様性と膨大な数により生態系に欠かせない存在となっています。昆虫は節足動物門昆虫綱に属します。彼らの体は頭部、胸部、腹部の3つの部分に分かれています。成虫は通常、蜂、蟻、蝶などのように、2対の羽と3対の脚を持っています。しかし、一般に虫と呼ばれるものには、クモ、ダニ、ムカデなどの他の節足動物も含まれます。しかし、どんな「虫」であっても、人間の生活や生産に悪影響を与えるものであれば、蚊、イナゴ、ダニなど、害虫と呼ばれます。

害虫問題に対する国民の意識を高め、害虫駆除技術の発展を促進するため、毎年6月6日は世界害虫の日と定められています。今日は、害虫がもたらす課題を振り返り、害虫を駆除する革新的な方法を模索する重要な日です。科学技術の進歩、特にデジタル技術の急速な発展により、害虫駆除の新しい時代が到来しました。

01食糧をめぐる戦い：昆虫界の秘密の戦争

田んぼを歩きながら、緑の田んぼや金色の麦畑を眺めていると、その背後にどんな「秘密戦争」が隠されているのか想像するのは難しい。狡猾な昆虫の中には作物を餌とするものもおり、食糧生産に深刻な脅威を与えています。統計によると、害虫によって引き起こされる世界の損失は毎年数千億ドルに上り、害虫駆除は無視できない農業生産の重要な部分となっています。

しかし、害虫駆除は簡単な作業ではありません。昆虫にはさまざまな種類があり、習性も異なるため、正確に識別し、効果的に予防・駆除することがいかに難しいかは容易に想像できます。農薬散布や手作業による捕獲などの伝統的な害虫駆除方法は、一定の成果を上げることはできるものの、コストが高い、効率が悪い、環境汚染などの問題を抱えていることが多い。したがって、よりスマートで、より効率的で、環境に優しい害虫駆除方法が必要です。

02デジタル技術が害虫駆除の新たな一章を創る

科学技術の継続的な発展に伴い、害虫駆除の分野におけるデジタル技術の応用はますます広がっています。 「昆虫の顔認識」からインテリジェントなIoT監視と早期警告、精密な害虫駆除まで、デジタル技術は害虫駆除に新たな可能性をもたらしました。

1. 昆虫の顔認識：害虫識別の達人

昆虫の顔認識技術は、その名前が示すように、人工知能のディープラーニング手法を使用して、機械が人間のように昆虫を識別できるようにします。この技術の核心は、さまざまな種類の昆虫を識別できるインテリジェントなアルゴリズム モデルのトレーニングにあります。実際の応用では、農家は農地内の昆虫の画像をシステムにアップロードするだけで、システムは昆虫の種類を迅速かつ正確に識別できます。これにより、昆虫の識別精度が向上するだけでなく、人件費と時間コストも大幅に削減されます。

図 1 シロバナノコギリ蝶 (ギャラリーからの著作権画像、転載は著作権紛争につながる可能性があります)

昆虫識別ミニプログラムは、シロバナノコギリハナバチを識別します (出典: ミニプログラムのスクリーンショット)

昆虫の顔認識技術の応用範囲は非常に広く、昆虫やその他の節足動物を識別するために特定のアプレットがよく使用されます。科学研究の分野では、学者らもこの技術を利用して一連の研究を行ってきました。例えば、邵澤中などの学者が開発した農業害虫画像インテリジェント認識システムは、66種類の一般的な農業害虫の正確な識別を達成し、害虫防除に強力な技術的サポートを提供しています[1]。

2. スマートIoT監視と早期警告：害虫駆除のための「空の目」

インテリジェントな IoT 監視および早期警告技術は、害虫駆除におけるデジタル技術のもう 1 つの重要な応用です。この技術は、リモートセンシング衛星、GPS測位システムなどの手段を使用して、作物の成長状況をリアルタイムで監視し、早期に警告します。同時に、害虫の生理学的、生化学的特性と組み合わせて設計された捕獲・検出装置と昆虫の顔認識技術により、害虫の種類、量、活動パターンなどの情報をリアルタイムで提供できます。これは早期監視と包括的な予防と管理のための重要な基盤を提供します[2]。

インテリジェントな IoT 監視および早期警告技術を適用することで、害虫の痕跡を事前に検出し、その移動経路に沿ってトラップを設置して一挙に駆除することができます。例えば、中国農業科学院植物保護研究所は、リンゴツトムシの移動を監視し、高高度昆虫トラップを使用して150万匹以上の害虫を駆除し、作物を被害から効果的に保護することに成功しました[3]。

図 2 スマート農業とモノのインターネット (ギャラリーからの著作権保護された画像、転載は著作権紛争につながる可能性があります)

3. 精密害虫駆除：ビッグデータが未来をリードする

害虫の監視と早期警告に基づいて、ビッグデータ技術を使用して害虫を正確に予防および制御できます。害虫の種類、数、活動パターンなどのデータを分析することで、介入に最適な時期を決定し、管理および制御戦略を策定することができます。そして、IoTクラウドコントローラとクラウドプラットフォームを利用して害虫を遠隔制御し、害虫駆除の自動化を実現する[4, 5]。

害虫の密度が一定の指標に達したことが検知されると、自動散布機を使用してフェロモンを自動的に散布し、害虫の交尾を妨害したり、ドローンを使用して農薬を正確に散布したりすることができます。この正確な予防と制御方法は、害虫を適時に制御できるだけでなく、農薬の乱用や環境汚染を減らすこともできます。科学者たちはマルチロータードローンを使用してトリコグラマチッドカプセルのインテリジェントな配送システムを構築し、驚異的な100％の天敵カバー率を達成しました[6]。

図3 ドローン/自動噴霧器による農薬散布（ギャラリーからの著作権画像、転載は著作権紛争を引き起こす可能性があります）

03まとめと展望

害虫駆除の分野におけるデジタル技術の応用は、科学技術の力と将来への希望を私たちに見せてくれます。昆虫の顔認識、インテリジェントなIoT監視と早期警告、正確な害虫駆除などの技術的手段を通じて、害虫の正確な識別と効果的な予防と駆除を実現し、農業生産を守ることができます。将来、デジタル技術が継続的に発展し、革新されれば、害虫駆除はよりインテリジェントで効率的、そして環境に優しいものになると私たちは信じています。より良い農業の未来に向けて一緒に取り組みましょう！

参考文献

[1] Shao ZZ、Yao Q、Tang J、Li HQ、Yang BJ、Lv J、Chen Y. モバイル端末に基づく農業害虫画像のインテリジェント認識システムの研究開発[J]。中国農業科学誌、2020年、53(16):3257-3268。

[2] チェン・シャオピン、趙建、何玉賢、ウェン・チーヨン、ファン・メイリン、チー・メイシャン、梁勇、邱栄州。性誘引物質とIoTに基づく秋のヨトウ成虫の個体群動態のインテリジェントモニタリング[J]。植物保護、2022年、48(04):94-99。

[3] 中国農業科学院植物保護研究所植物保護研究所は、移動性害虫の空中迎撃のためのレーダー警報技術の試験に成功した[N]。中国農業科学院植物保護研究所、2020-05-29

[4] ガザンファラ・ラティフ、ジャーファラ・アルガゾ、Rb マヘシュワル、Vc ヴィジャヤクマール、モシンド・バット。植物病害の自動識別と散布のためのディープラーニングベースの知能認知視覚ドローン[J]。ジャーナルオブインテリジェント＆ファジーシステム、2020年、39(6):8103-8114。

[5] Zhan Yousong、Xu Xinxin、Zheng Luying、Shen Weilie。作物の害虫や病気の監視と早期警戒システムの構築におけるデジタルエンパワーメント[J]。浙江農業科学誌、2022年、63(05):1082-1​​087。

[6] イーロン・ジャン、シェンデ・チェン、グオビン・ワン、ジンウェイ・フー、ユービン・ラン。農業用無人航空機（UAV）による昆虫の天敵（トリコグラマ）キャリアのインテリジェントな配送に基づく生物的防除技術と応用。害虫管理科学。 2021, 77,7: 3259-3272.

著者：

高瓊華広西大学農学部講師

広西大学で資源利用と植物保護を専攻する大学院生、陳偉超さん

査読者：北京郵電大学デジタルメディア・デザイン芸術学部准教授、Lan Minying氏

制作：中国科学普及協会

制作：中国科学技術出版社、中国科学技術出版社（北京）デジタルメディア株式会社