与寨卡这样致命的病毒作战一架装有蚊子的无人机是否可以担当重任？

蚊子并不仅仅是夏天一种令人讨厌的害虫。据世界卫生组织（WHO）称，每年这些嗡嗡不停的昆虫造成全球数百万人死亡，使它们成为迄今为止世界上最致命的动物。每年疟疾造成超过43.5万人的死亡；其他由蚊子传播的疾病，如寨卡病毒、西尼罗河病毒、基孔肯雅病毒和登革热等，也要夺走数十万人的性命。

瑞士的非政府组织 WeRobotics 认为，解决蚊子问题的一个答案就是蚊子。它通过一种新的基于无人机的蚊子播撒模型，为蚊子传播的疾病问题带来了创新的工程和设计。

为什么还要把更多的蚊子释放到已经深受其害的地区？其实，这些蚊子并不是普通的蚊子；它们并不咬人，是没有生育功能的雄性蚊子，增加了跟未被绝育的雄性蚊子在繁殖上的竞争，目的是为了防止受感染的蚊子繁殖。

传播希望，而不是疾病

几十年来，消灭蚊子种群的标准技术一直没有什么变化。杀虫剂和熏蒸仍然是减少蚊子数量和控制疾病传播的主要工具。

这种替代方法，即昆虫绝育技术（SIT），是一种众所周知的昆虫管理方法，可用于应对昆虫传播的多种疾病。如果雄性昆虫在交配期间不能使雌性受精，卵就无法孵化，受感染的数量就会减少。

在受影响的环境中持续供应不育的雄性蚊子，可以让 SIT 方法发挥最大的作用。为了达到控制疾病的目的，绝育昆虫的数量应至少以10比1的比例超过未绝育昆虫的数量。但 SIT 方法在农村地区遇到了障碍。道路并不总能到达受影响的地区，即使是最具冒险精神的人也无法用脚走完足够的地面以有效地消灭蚊子种群。

然而，在人类从地面无法涉足的地方，无人机却可以从空中飞达。

“我们认为无人机潜在的重要用途在于它们可以接受编程指令到达偏远地区，”WeRobotics 的联合创始人兼研究和分析主管 Andrew Schroeder 说。“[一架无人机]可以进行均匀的播撒，因此这个假设就是释放机关本身就足以让绝育昆虫项目很有可能获得成功。”

WeRobotics 的无人机可以在一次短暂的飞行中携带数十万只绝育的蚊子飞越城镇、城市和农村地区，将这些昆虫释放出来，以便遏制感染有疾病的昆虫（尤其是那些携带有寨卡病毒的昆虫）的数量。

“无人机正在支持一个过程，这个过程就是如何将绝育过的蚊子播撒出去，”Schroeder 说。“除此之外还有其他的方法。你可以从背包中把它们放出来，也可以骑着自行车到附近把它们放出来。”

WeRobotics与联合国国际原子能机构（IAEA）及其合作者 Moscamed Brasil 合作过。因此，这些组织把可提供绝育蚊子的群体和社区介绍给了 WeRobotics，在此 WeRobotics 可对其无人机进行测试。

“我对昆虫绝育的方法了解得不多，”Schroeder 说。“我对我能担负起的责任的了解是有限的，整个团队也都是有限的。但是通过合作，通过诠释和对话，在大家共同的努力下，这些想法被组织起来，产生很好的结果。”

一架喷洒降温后的蚊子的无人机

有了这些合作伙伴，WeRobotics 必须对无人机进行装备。WeRobotics 工程主管 Jürg Germann 说，第一个具有挑战性的步骤是找出如何储存体积微小的昆虫，以便它们能够在运输和储存过程中生存下来，然后通过释放筒离开无人机之后重新活跃起来。该团队发现，最好的解决方案就是把把蚊子的环境温度降下来。

蚊子在较高的温度下非常活跃 — 活跃得以至于在狭小的空间内可以迅速地互相伤害。但是当温度在7至10摄氏度（44.6-50华氏度）的时候，蚊子就不再动弹了。此时的蚊子仍然活得好好的，但它们安静之后就不会伤害自己和储藏箱中的其他昆虫。

容器内的湿度必须保持在60％以下。高于这个标准，蚊子就会受潮，导致蚊子粘作一团，在离开释放桶的时候就会被压死。

WeRobotics 团队将降温后的存储设备连接到改进过的 DJI M600 Pro 六轴飞行器上。Schroeder 说，我们没有必要去重复前人做过的事情，而是专注于蚊子的传送系统。此外，如何把蚊子喷洒出去是一种挑战，在掌握了这种应对方法之后，商业产品可以使 WeRobotics 设备更加方便使用。

在离地面大约100米处，无人机的电机开启。释放筒开始转动，一动不动的蚊子翻滚到暖空气中。随着坠落和温度的增加，这些昆虫重新进入活跃状态。从空中它们可以飞行并与当地的蚊群接触。

在开发阶段，工程师和设计团队使用欧特克的 Inventor 来对他们的设计以及在3D打印组件之前的建模修改进行模拟。这有助于团队对成功设计所需的机械部件进行早期演示和定期测试。

Germann 说：“我们之前没有人跟蚊子打过交道，也没有人预料到它们会有多么地脆弱。”“从一个旨在将它们分成较小批次的机关中通过会很容易损坏它们的翅膀，以此失去作为交配伴侣的功能。”

除了温度和湿度的挑战之外，研究小组还必须搞清楚一件事情 — 盛放蚊子的容器需要有多深才不至于让底部的蚊子在受到顶部蚊子的重压下被压死。我们使用孜然种子作为虫子顶层的替代品，经过多次试验证明，底层蚊子容易受到重量的伤害，使得容器可接受的最大深度仅为5厘米。

经过一年的快速原型制作，该团队已准备好在现实环境中尝试其设计：巴西。

巴西拥有大规模饲养设施，为团队提供了必要数量的绝育蚊子。与其他许多国家一样，巴西同样面临着蚊媒疾病危机。

经过几次飞行和现场测试后，WeRobotics 研究人员发现，每次飞行释放的5万只蚊子中有90%以上成功地完成了储存、喷射和活力恢复的全过程。一次单程飞行可以覆盖数十公顷的面积，可满足一个小城镇的需求。一天多次飞行可以喷洒100多公顷的面积。

“我们第一次通过无人机从捕蚊器中收集到了蚊子，别提有多高兴了，这个结果表明我们的方法确实是可行的。”Germann说道。

矢量控制的未来

初步测试为 WeRobotics 及其合作伙伴提供了数据、见解和想法，但他们尚未准备好以更大的规模采用这种解决方案。

“我们还没有证据表明这确实会产生显著的影响，”Schroeder 说。“但从理论上讲，这样的方法如果我们能坚持几代，并且施以均衡的方式，选择正确的时间 — 这里的关键是时机 — 那么我们应该看到蚊子数量的急剧减少。”

随着控制致命蚊子需求的增长，这项研究指向了未来，希望这项技术可以在大规模的推广中得以应用，以便在世界范围内改善社区的生活和健康。