佛罗里达博物馆研究员在价值数百万美元的生物多样性竞赛中晋级决赛
今年夏天的四个星期里，一群由生物学家、工程师、企业家和程序员组成的形形色色的团队聚集在温莎自然公园(位于新加坡中心地带、占地 185 英亩的热带雨林)内的预定地点。他们从世界各地赶来参加由XPRIZE 基金会主办的一场独一无二的竞赛，其中 13 个团队将有三天的时间来识别森林中尽可能多的生物。
最多 10 支获胜团队将平分 200 万美元，并晋级 2024 年决赛，争夺 500 万美元的第一名奖金。但有一个问题：所有观察和数据收集都必须远程进行。
“这项竞赛的具体目的是促进技术的发展，使我们能够在不干扰生态系统的情况下监测雨林内的生物多样性，”佛罗里达自然历史博物馆国家科学基金会博士后研究员 Niyomi House 说。
House 是瓦波尼队 (Team Waponi)的成员，该队由科罗拉多梅萨大学生物学教授托马斯·瓦拉 (Thomas Walla) 领导，是今年夏天进入新加坡半决赛的少数队伍之一。在评委们统计物种数量和验证身份的过程出现延误后，XPRIZE 最近宣布，Team Waponi 是六名决赛入围者之一，并将于明年在巴西亚马孙州的亚马逊雨林进行角逐。
确保该团队进入决赛的获胜设备包括线框盒、无人机和锯子。
“我们的团队发明了一种名为 Limelight 的装置，可以吸引森林树冠上的昆虫，”豪斯说。6月3日早上，Waponi团队的成员小心翼翼地组装好设备，等待中午，这将是他们24小时收集数据的开始。
当时钟开始时，无人机操作员将五个 Limelight 设备驾驶到树冠上，轻轻地将每个设备放入树枝上。当太阳落山时，连接在框架上的灯泡就会亮起，照亮一块白色的画布，画布既充当灯塔，又充当被光线吸引的昆虫的着陆垫。屏幕两端的摄像头拍摄了每位访客的照片。在这个阶段上方，一个不适捕捉器捕获向上飞翔的昆虫，而下方的一个倒置陷阱捕捉试图爬走的昆虫。
第三个陷阱里装有刺激性的诱饵，可以吸引粪蝇，还配有一台相机来拍摄它们。Limelight 设备还配备了生物声学记录仪。该团队依靠这些数字眼睛和耳朵来检测比成员自己的感官更多的东西。
在返回团队之前，无人机使用可伸缩锯收集植物样本。由于暴风雨带来大雨，无人机无法操作，团队的时间被缩短了五个小时。但当天空晴朗并且聚光灯被取回时，设备中充满了数百只昆虫。那是真正的工作开始的时候。
“每个团队有 48 小时的时间来提取 DNA 并测序、分析结果并撰写报告，”House 说。“这种经历感觉就像在短短两天内完成了整个硕士学位。”
豪斯和她的队友开始从每个样本中收集尽可能多的信息，他们将时间分配在帐篷内的现场实验室和附近新加坡国立大学的分子实验室之间。
与此同时，团队的其他成员通过机器学习软件运行每张照片，该软件根据昆虫的物理特征识别昆虫。一个类似的程序被用来挑选出生物声学监视器捕获的各种叫声、嚎叫声、叫声和咕噜声，并将它们与预先录制的动物的声音进行匹配。
当他们将所有内容加在一起时，团队成员已经集体识别出数百个物种、属和科，而所有这些都没有踏入森林。他们将生物分解为 DNA 碱基对，并利用其来破译其所属有机体的身份，其速度堪称物理和技术上的壮举。
“按照目前的方式，DNA 提取、扩增、清洗和创建遗传文库的过程并不容易。有几种试剂必须在不同的时间和特定的温度下使用，需要经过数小时的培训才能学会如何操作，”豪斯说。
XPRIZE 竞赛的主要目标是测试和扩展现有技术的极限。该基金会成立于 1996 年，为能够设计能够飞向太空的亚轨道飞机的团队提供 1000 万美元的奖金。
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