211service.com
Använda bin för att upptäcka bomber
Förra veckan, forskare vid Los Alamos National Laboratory , i New Mexico, surrade med resultaten av en rigorös studie på sofistikerade bombdetektorer. Deras forskning tyder på att inneslutna bin kan användas för att identifiera flyktiga föreningar som TATP, den primära anklagelsen i samband med förra sommarens terroristkomplott. Dessa nästa-vågsdetektorer är mycket tillförlitliga och exakta och är billiga att tillverka och enkla att träna.
Los Alamos forskare ser till honungsbin i deras strävan att bygga en bättre bombdetektor.
Entomologer har länge vetat att honungsbin kan tränas för att upptäcka många dofter, inklusive luktfotspår från dödliga sprängämnen. Den senaste forskningen förstärker dessa fynd och föreslår ett tillvägagångssätt som kan visa sig användbart för att hitta ämnen i befolkade områden.
Timothy Haarmann, huvudutredare för Los Alamos-projektet (officiellt kallat Stealthy Insect Sensor Project), säger att han och hans kollegor tränade bin att förlänga sina snabel – rörformiga organ som används för att suga nektar från blommor – i närvaro av sprängämnen. När snabeln sträcks ut verkar biet sticka ut sin tunga.
Att träna 50 bin kräver bara två eller tre timmar med detta traditionella tillvägagångssätt, som drar fördel av en insekts attraktion till sockervatten. Om du håller upp sockervatten [för bin] sticker de ut sin snabel, säger Haarmann.
Genom att kombinera ett målämne med sockervatten och sedan presentera föreningen för biet, manipulerar forskarna insekterna till att känna igen en distinkt lukt. I slutet av sessionen förlänger framgångsrikt tränade bin sina snabel mot sprängämnen.
Bin som tränas i en koncentration av ånga känner lätt igen lägre doser. Kemisten Robert Wingo, som arbetar med projektet, säger att bina visade sig vara känsligare än många sofistikerade konstgjorda enheter. De kan upptäcka TATP, och de instrument jag har tillgängliga i labbet kan inte upptäcka TATP, säger han.
Honungsbin kan också plocka sprängämnen ur mer komplicerade buketter – som de otaliga dofterna som omger en typisk människa. Utbildade bin kan identifiera sprängämnen vars lukt maskerades av lotioner, deodoranter under armarna och tobaksprodukter, säger Wingo. Till vår stora förvåning kan bina plocka ut TNT i motorolja... Även i närvaro av insektsmedel kan vi träna dem att upptäcka TNT.
I Haarmanns system är bina inneslutna i rör så att deras snabel lätt kan övervakas. Tyvärr håller ett inneslutet bi bara cirka två dagar. Vi märker att man efter cirka 48 timmar börjar få en hög dödlighet, säger Haarmann. Att vara instängd är svårt för dem. Dessutom visar sig inte alla bin klara uppgiften att upptäcka sprängämnen. Precis som hundar är vissa av insekterna mer framgångsrika tränade än andra. Vi tycker om att tänka på bin som dessa fina små robotar, men det fanns vissa bin som klarade sig bättre än andra, säger Haarmann.
Jerry Bromenshenk, en forskare vid University of Montanas avdelning för biologiska vetenskaper, är en av pionjärerna inom bidetektionssystem. Han har tränat bisamhällen att upptäcka sprängämnen, metalabb och döda kroppar, men han använder ett annat tillvägagångssätt. Bromenshenk arbetar i första hand med fritt flygande bin som får ströva omkring på stora utomhusutrymmen. När bina upptäcker måldoften tenderar de att sakta ner och cirkla runt området. Med hjälp av ljud-, video- och lasersystem kan Bromenshenk och kollegor analysera flygmönstren för tusentals tränade bin och producera en densitetskarta som anger de mest troliga platserna för målämnet. Med tiotusentals bin som letar kan de snabbt ta sig över ett område på en mil.
Men Bromenshenk säger att Haarmanns bee in a box-strategi fortfarande har sin plats.
Friflygande bin fungerar inte bra på flygplatser, säger han.
Jim Tumlinson, en entomolog och chef för Center for Chemical Ecology, vid Pennsylvania State University , säger att den största barriären för att värva riktiga insekter som banbrytande sensorer är att hitta något praktiskt sätt att använda detta beteende.
Tumlinson, som inte arbetade med Los Alamos-projektet, har forskat om biomekanismerna hos bollvivlar och parasitgetingar. Han ser mer potential i ett biomemetiskt tillvägagångssätt, där forskare hämtar inspiration från naturen för att utveckla konstgjorda system. För närvarande arbetar han med ett tvärvetenskapligt team av forskare som utvecklar en mekanisk sensor som efterliknar driften av en insekts antenn.
Att flytta från laboratoriet till den verkliga världen kan införa komplicerade hinder, säger han. Om du är i laboratoriet kan du få dessa insekter att svara ganska tillförlitligt, säger Tumlinson. I alla fältsituationer är förhållandena svåra att kontrollera. Det blir mycket svårare. Men, säger han, den höga känsligheten hos dessa insekter är för fascinerande för att ignorera.
Det är väldigt frestande att tro att vi kan göra något med det, och det kanske vi kan, säger han. Vi håller på att lära oss så mycket vi kan om hur naturliga system fungerar.
Haarmann och hans team genomförde fältförsök, och han tror att en bidriven bombdetektor kanske bara är ett år bort. Han föreställer sig fjärrstyrda robotar på slagfält, kapabla att bära en liten armé av honungsbin till en misstänkt IED (improviserad sprängladdning) eller bilbomb. Om bina sticker ut tungan finns en bomb i närheten.
Man tappar ett par bin, och det är störande för mig, säger Haarmann, som har sina egna bikupor och brukade undervisa i biodling i Sydamerika. Men jag är den enda som är störd.
Wingo, som aldrig hade arbetat med bin före detta projekt, uppskattar att han fick hundratals stick under den 18 månader långa forskningsinsamlingsperioden. Det har visat sig vara utomordentligt intressant, säger han, men att bli stucken är inte kul.