Согласно данным японской организации National Agriculture and Food Research Organization (NARO) глобальный спрос на продукты питания увеличится на 70 процентов к 2050 году из-за прогнозируемого прироста населения планеты. Однако, уровень глобального производства сельскохозяйственной продукции даже замедлился в последнее время из-за процессов глобального потребления и урона, наносимого вредителями. Считается, что почти 16 процентов потерь в производстве продуктов питания связаны именно с уроном, наносимым вредителями различных типов.
Для борьбы с вредителями уже давно успешно используются пестициды и другие ядохимикаты. Но их использование является "палочкой с двумя концами". В первую очередь, использование ядохимикатов наносит порой непоправимый ущерб окружающей среде, компоненты химикатов проникают в выращиваемую сельхозпродукцию и через нее в организм человека, становясь причиной тяжелых заболеваний. Кроме этого, сами вредители со временем становятся устойчивы к определенным видам ядохимикатов и некоторые разработки, в которые были вложены огромные капиталы и время, достаточно быстро становятся полностью бесполезными.
Частичным решением проблемы с вредителями, с точки зрения специалистов NARO, могут стать современные технологии. В настоящее время в стенах института ведется разработка интеллектуальной системы, способной обнаруживать насекомых-вредителей и личинки, предугадывать их дальнейшие перемещения и поражать вредителей импульсами света мощного лазера. Согласно текущим планам руководства NARO, их разработка должна превратиться в законченный жизнеспособный продукт уже к 2025 году.
В настоящее время в состав системы входят камеры, которые обнаруживают летящее или сидящее на растении насекомое. К сожалению, сейчас этот процесс занимает 3 сотых секунды, но это слишком медленно для обеспечения надежного поражения движущейся цели. Кстати о цели, основной мишенью новой лазерной системы является азиатская хлопковая совка, Spodoptera litura, достаточно крупный вредитель в Азии, личинки которого буквально сжирают побеги сои, капусты, клубники и других овощей и фруктов.
Для решения проблемы с недостаточным быстродействием системы японские исследователи разработали алгоритм предсказания траектории полета насекомого. Для этого требуются камеры с отдельными объективами и светочувствительными матрицами, которые при помощи принципа бинокулярного зрения могут определить расстояние до цели.
Насекомое за три сотых секунды может пролететь от шести до девяти сантиметров. При обнаружении движения система вычисляет курс полета и будущее положение насекомого с точностью до 1.4 сантиметра. Размер бабочки Spodoptera litura составляет 2-3 сантиметра, что дает достаточно высокую вероятность ее поражения импульсом лазерного света.
Еще одной целью лазерной системы является медлительные личинки, летающая пустынная саранча и другие виды насекомых.
По имеющимся данным, система даже в ее нынешнем виде реализации будет способна производить 300 высокоточных "выстрелов" в минуту при помощи единственного лазера. Испытания в полевых условиях начнутся уже в этом году. В этих испытаниях будут задействованы варианты системы, установленные на колесных сельскохозяйственных роботах, способных передвигаться по поверхности, и на летающих беспилотниках, которые смогут устраивать настоящие воздушные баталии с роями летающих вредителей.
