从蜂巢数据流到声学，SAS 使用机器学习和分析来增加蜜蜂数量

2020 年 5 月 20 日

卡里 — SAS 希望帮助拯救世界头号粮食作物授粉者——蜜蜂。而它就在三角区的后院里这样做。

为了纪念世界蜜蜂日，这家总部位于卡里的软件分析公司今天证实，它正在开展三个独立的项目，利用技术监测、追踪和改善全球传粉昆虫种群。

这些项目包括使用“声流系统”观察蜂巢的实时状况；与阿巴拉契亚州立大学合作开展世界蜜蜂计数，以直观地显示世界蜜蜂种群数据；以及解码蜜蜂的通讯方式以最大限度地获取食物。

SAS 首席运营官兼首席技术官 Oliver Schabenberger 在一份声明中表示：“通过应用先进的分析和人工智能来保障蜂巢的健康，我们作为一个社会，有更好的机会保护我们生态系统中这一至关重要的部分，并最终保护我们的食物供应。”

非侵入式监测蜂巢健康状况

SAS 物联网部门的研究人员正在开发一种本刊中包含“生物声学监测系统”的使用 SAS 事件流处理和 SAS Viya 软件中的数字信号处理工具和机器学习算法以非侵入方式跟踪蜂巢的实时状况。

通过将传感器连接到位于北卡罗来纳州卡里的 SAS 总部的四个 Bee Downtown 蜂箱，该团队开始流式传输蜂巢数据直接传输到云端，持续测量蜂巢内部和周围的数据点，包括重量、温度、湿度、飞行活动和声学。流内机器学习模型用于“聆听”蜂巢声音，这些声音可以表明蜂群的健康状况、压力水平、蜂群活动和蜂王的状态。

为了确保仅使用蜂巢的嗡嗡声来判断蜜蜂的健康和幸福，研究人员使用机器学习技术稳健主成分分析（RPCA）从蜂巢麦克风收集的声音中分离出无关或不相关的噪音。

研究人员发现，借助 RPCA 功能，他们可以检测到工蜂的“鸣叫”，其频率范围与处女蜂王在蜂群结束后鸣叫的频率范围相同，这很可能有助于判断蜂王是否存在。研究人员随后设计了一条自动化管道，用于检测蜂群结束后的蜂王鸣叫或无蜂王时发生的工蜂鸣叫。

SAS 表示，声学分析可以立即提醒养蜂人蜂王失踪，这对于大幅降低蜂群损失率至关重要。据估计，美国蜂巢的年损失率超过 40%，其中 25-40% 的损失是由于蜂王失败造成的。

SAS 表示，有了这个系统，养蜂人将对蜂箱有更深入的了解，而无需进行耗时且干扰性的人工检查。

SAS 物联网部门杰出研究统计开发人员 Anya McGuirk 表示：“作为一名养蜂人，我知道蜜蜂对我们生态系统的影响有多大，我受到启发，寻找创新的方法来饲养更健康的蜜蜂，造福我们所有人。”

研究人员表示，他们计划很快实施声流系统，并正在继续寻找扩大技术应用范围的方法，以帮助蜜蜂——并最终帮助人类。

可视化世界传粉昆虫种群

SAS 还推出了一款数据可视化工具，绘制了全球范围内“统计”的蜜蜂数量，世界蜜蜂数量统计这是一项由阿巴拉契亚州立大学分析研究与教育中心 (CARE) 共同创立的倡议。

SAS 表示，该项目的目标是：让世界各地的公民参与拍摄蜜蜂照片，作为了解蜜蜂数量惊人下降原因的第一步。

阿巴拉契亚州立大学关怀项目教授兼执行主任约瑟夫·卡齐尔在一份声明中表示：“世界蜜蜂计数让我们能够众包蜜蜂数据，从而直观地了解地球的蜜蜂种群数量，并创建迄今为止最大、最具信息量的蜜蜂数据集之一。”

5 月初，世界蜜蜂计数应用程序面向用户（包括养蜂人和普通公众，即“公民数据科学家”）推出，用于向全球授粉者地图添加数据点。在应用程序中，养蜂人可以输入他们拥有的蜂巢数量，任何用户都可以从他们的相机胶卷或通过应用程序内置相机提交授粉者的照片。通过 SAS Visual Analytics，SAS 已经创建了可视化地图显示用户通过应用程序提交的图像——据称，这可能会提供有关蜜蜂种群最健康的条件的见解。

SAS 表示，在该项目的未来阶段，该应用程序创建的强大数据集可以帮助大学和研究机构等团体更好地制定拯救这些重要生物的策略。

利用机器学习最大限度地提高蜜蜂获取食物的机会

代表北欧地区的 Amesto NextBridge 团队赢得了 2020 SAS EMEA 黑客马拉松，挑战参与者使用 SAS Viya 提高可持续性。他们的获奖项目使用机器学习来最大限度地提高蜜蜂获取食物的机会，这反过来又有利于人类的食物供应。

与合作伙伴关系蜜蜂期货该团队利用 Beefutures 的观察蜂箱和 SAS Viya 开发了一种能够自动检测、解码和绘制蜜蜂“摇摆”舞蹈的系统。

“手动观察所有这些舞蹈几乎是不可能的，但通过使用蜂巢内部的视频片段并训练机器学习算法来解码舞蹈，我们将能够更好地了解蜜蜂在哪里寻找食物，”Amesto NextBridge 和 Beefutures 团队负责人 Kjetil Kalager 表示。“我们将这些信息以及蜂巢坐标、太阳角度、一天中的时间和蜂巢周围的农业情况纳入 SAS Viya 中的交互式地图中，然后养蜂人可以轻松解码这些蜂巢信息并在必要时迁移到更适合的环境。”

SAS 表示，这种对摇摆舞的系统实时监控可以让蜜蜂充当其生态系统的传感器。它还可能揭示蜜蜂通过舞蹈传达的其他信息，这些信息可以帮助我们拯救和保护蜜蜂种群。

原文来源： WRAL 技术线