Πώς τα καλώδια οπτικών ινών μπορούν να σηκώσουν το βουητό των τζιτζικιών

Κάθε 13 ή 17 χρόνια, το πολυσύχναστο κάλεσμα ζευγαρώματος δισεκατομμυρίων τζιτζικιών είναι το

soundtrack

του καλοκαιριού σε ορισμένες περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών. Οι κρότοι τους είναι τόσο δυνατοί που θα μπορούσαν ενδεχομένως να ανιχνευθούν από τα ίδια καλώδια οπ

τι

κών ινών που βοηθούν στην παροχή internet υψηλής ταχύτητας. Μια απόδειξη της ιδέας

μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 30 Νοεμβρίου στην Entomological Society of America’s

Journal of Insect Science


περιγράφει πώς αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει στην παρακολούθηση αυτών των δυνατών και φευγαλέων εντόμων

[Related:


The Brood X cicadas are coming, and you should eat them. Here’s how.


]

Όταν είναι κρεμασμένα σε έναν στύλο, τα καλώδια οπτικών ινών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αισθητήρας για την ανίχνευση αλλαγών στη

θερμοκρασία

, κραδασμούς και πολύ δυνατούς θορύβους. Αυτή η αναδυόμενη τεχνολογία ονομάζεται

κατανεμημένη ανίχνευση οπτικών ινών

και δοκιμάστηκε στη μελέτη.

«Έμεινα έκπληκτος και ενθουσιασμένος όταν έμαθα πόσες πληροφορίες για τις κλήσεις συγκεντρώθηκαν, παρά το γεγονός ότι βρισκόταν κοντά σε ένα πολυσύχναστο τμήμα της κομητείας Middlesex στο Νιου Τζέρσεϊ», η συν-συγγραφέας της μελέτης και εντομολόγος Jessica Ware.

είπε σε δήλωση

. Ο Ware είναι ο συνεργάτης επιμελητής και πρόεδρος του Τμήματος Ζωολογίας Ασπόνδυλων στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας στη Νέα Υόρκη.

Μέτρηση της «πίσω διασποράς»

Σύμφωνα με την ομάδα, η κατανεμημένη αίσθηση οπτικών ινών βασίζεται στην εύρεση και ανάλυση της οπισθοσκέδασης όταν ένας οπτικός παλμός αποστέλλεται μέσω ενός καλωδίου ινών. Η οπισθοσκέδαση εμφανίζεται όταν μικρές ατέλειες ή διαταραχές στο καλώδιο προκαλούν μια μικρή ποσότητα του σήματος να αναπηδά πίσω στην πηγή. Οι τεχνικοί μπορούν να χρονομετρήσουν την άφιξη του οπισθοσκεδασμένου φωτός για να υπολογίσουν ακριβώς πού κατά μήκος του καλωδίου το φως αναπήδησε. Η παρακολούθηση του τρόπου με τον οποίο η οπισθοσκέδαση ποικίλλει με την πάροδο του χρόνου δημιουργεί μια υπογραφή της διαταραχής. Στην ακουστική αίσθηση, αυτή η υπογραφή μπορεί να υποδεικνύει τη συχνότητα του ήχου και την ένταση στο καλώδιο.

Ένας αισθητήρας μπορεί επίσης να αναπτυχθεί σε μεγάλο τμήμα του καλωδίου.

Σύμφωνα με τη μελέτη

, ένα καλώδιο μήκους 31 μιλίων με αισθητήρα μπορεί να ανιχνεύσει τη θέση των διαταραχών σε μια κλίμακα ακριβείας όσο 3,2 πόδια. ο

έκθεση των συγγραφέων

ότι αυτό είναι πανομοιότυπο με την εγκατάσταση 50.000 ακουστικών αισθητήρων σε μια δοκιμασμένη περιοχή που όχι μόνο συγχρονίστηκε, αλλά δεν απαιτεί επιτόπια παροχή ρεύματος.

Ωστόσο,

σύμφωνα με τον συν-συγγραφέα και ερευνητή φωτονικής της NEC Labs America, Sarper Ozharar

η ακουστική ανίχνευση στα καλώδια οπτικών ινών «περιορίζεται μόνο σε κοντινές πηγές ήχου ή πολύ δυνατά συμβάντα, όπως οχήματα έκτακτης ανάγκης, συναγερμοί αυτοκινήτων ή τζίτζικας».

Επισ

τροφή

του Brood X

Το 2021, ο πληθυσμός των τζιτζίκων Brood X αναδύθηκε από το έδαφος σε τουλάχιστον 15 πολιτείες. Το Brood X είναι ο μεγαλύτερος από πολλούς πληθυσμούς τζιτζίκων που εμφανίζονται σε κύκλους 17 ετών. Ο Ozharar, ο Ware και οι συνάδελφοί του από τη NEC Laboratories America, Inc. άδραξαν αυτήν την ευκαιρία για να χρησιμοποιήσουν τη συσκευή δοκιμής ανίχνευσης ινών του εργαστηρίου για να δουν αν μπορούσαν να μαζέψουν τα τζιτζίκια Brood X που βουίζουν στα δέντρα. Το καλώδιο ήταν αρδευόμενο σε τρεις στύλους κοινής ωφέλειας 35 ποδιών στο Πρίνστον του Νιου Τζέρσεϊ μεταξύ 9 Ιουνίου και 24 Ιουνίου 2021.

[Related:


The world’s internet traffic flows beneath the oceans—here’s how


.]

Το καλώδιο

έπιασε τους ήχους των εντόμων

. Το βουητό εμφανίστηκε ως ισχυρό σήμα στα 1,33 kilohertz (kHz) μέσω της ανίχνευσης οπτικών ινών. Αυτό ταίριαζε με τη συχνότητα της κλήσης του τζιτζίκι όταν μετρήθηκε με έναν παραδοσιακό αισθητήρα ήχου στην ίδια θέση.

Η ομάδα είδε επίσης τη μέγιστη συχνότητα των τζιτζικιών να κυμαίνεται μεταξύ 1,2 kHz και 1,5 kHz. Αυτό το μοτίβο φάνηκε να

ακολουθήστε τις αλλαγές στη θερμοκρασία του αέρα

. Η ανίχνευση οπτικών ινών έδειξε επίσης τη συνολική ένταση του θορύβου των σφαλμάτων κατά τη διάρκεια της περιόδου δοκιμής. Το σήμα μειώθηκε με την πάροδο του χρόνου, καθώς οι ήχοι των τζιτζικιών κορυφώθηκαν και στη συνέχεια εξασθενούσαν καθώς πλησίαζαν στο τέλος της αναπαραγωγικής τους περιόδου.

«Πιστεύουμε ότι είναι πραγματικά συναρπαστικό και ενδιαφέρον το γεγονός ότι αυτή η νέα τεχνολογία, σχεδιασμένη και βελτιστοποιημένη για άλλες εφαρμογές και φαινομενικά άσχετη με την εντομολογία, μπορεί να υποστηρίξει εντομολογικές μελέτες», δήλωσε ο Ozharar.

Οι αισθητήρες οπτικών ινών είναι

πολυλειτουργικό

, ώστε να μπορούν να εγκατασταθούν και να χρησιμοποιηθούν για πολλούς σκοπούς, ανιχνεύοντας τζιτζίκια τη μια μέρα και κάποια άλλη διαταραχή την επόμενη. Θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση μιας ποικιλίας διαφορετικών εντόμων, σύμφωνα με τον Ware.

«Τα περιοδικά τζιτζίκια ήταν μια θορυβώδης ομάδα που συλλέχθηκε από αυτά τα συστήματα, αλλά θα είναι ενδιαφέρον να δούμε αν οι ετήσιες μετρήσεις των ηχοτοπίων και των κραδασμών των εντόμων θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες στην παρακολούθηση της αφθονίας των εντόμων σε μια περιοχή σε εποχές και χρόνια», είπε ο Ware.

Τα τζιτζίκια Brood X είναι πίσω στο υπόγειο και δεν θα εμφανιστούν μέχρι το 2038. Το μεγάλο χάσμα μεταξύ της εμφάνισής τους επιτρέπει στους εντομολόγους να κάνουν τεχνολογικά άλματα στο ενδιάμεσο. Η χρήση ενός κινητού

smartphone

ή μιας εφαρμογής δεν ήταν εφικτή όταν εμφανίστηκε για τελευταία φορά το Brood X το 2004, αλλά

Και οι δύο τεχνολογίες τεκμηρίωσαν σε μεγάλο βαθμό την εμφάνιση του 2021

. Τα καλώδια οπτικών ινών θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ένα παρόμοιο τεχνολογικό άλμα στη μελέτη της χορωδίας του τζιτζίκι.