使用微型传感器监测迁徙的帝王蝶

帝王蝶的外壳中装有 mSAIL。

每年秋天，数以百万计的帝王蝶迁徙到墨西哥中部的特定山峰群。他们如何准确地导航到他们的冬季家园，以及他们选择路径的方式，是科学家们非常感兴趣的话题——尤其是当气候变化改变他们选择的路径时。

匹兹堡大学电气和计算机工程助理教授 Inhee Lee 是开发跟踪系统的团队的一员，该系统可以连接到帝王蝶并在整个三个月的南方旅程中传输有关它们位置的数据。

“跟踪动物迁徙是一个重要的生态系统指标，”李说。“迁徙者在整个大陆长途旅行，它可以让我们深入了解他们的迁徙路径，他们周围的环境如何变化，以及物种相互作用如何受到不断变化的运动和分布的影响。”

以前，只有较大的动物迁徙者才能被追踪到他们迁徙的重要部分。然而，昆虫迁徙者占全球迁徙者总数的很大一部分。为了追踪它们，研究人员创建了一个名为 mSAIL 的新无线传感平台，专为帝王蝶迁移而设计。

这个 62 毫克、8×8×2.6 毫米的微型芯片安装在蝴蝶的背部，可以同时测量光强度和温度，一旦蝴蝶到达目的地，就会将该信息无线传送给研究人员。该系统将使用基于深度学习的定位算法来重建蝴蝶的迁徙轨迹。

为了测试 mSAIL 的潜力，研究人员将该系统连接到植物园中的一只活帝王蝶身上。芯片粘在蝴蝶上；它没有问题飞行，打开和关闭它的翅膀，或者在芯片就位的情况下进行任何其他正常的蝴蝶行为。

mSAIL 是 Lee 在密歇根大学担任助理研究科学家时完成的工作的延伸。mSAIL 将先前开发的集成电路集成在一个 3D 堆叠外形中，并展示了使用新型嵌入式系统进行单个蝴蝶定位和跟踪的可行性。

该项目的下一步是量产 100 多个 mSAIL 传感器，这些传感器可以在三个月的帝王迁移期间可靠运行。研究人员将在美国不同地点释放配备 mSAIL 的蝴蝶，并将在蝴蝶已建立的休息地点（例如伊利湖群岛西部）和墨西哥中部的越冬地点检查传感器. 该团队希望在 mSAIL 中添加一个气压传感器，这将使其能够确定高度并更准确地评估蝴蝶的路径。

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