Dans une étude, Ildar Rakhmatulin, chercheur associé à l'Université Heriot-Watt intéressé par l'apprentissage automatique et l'ingénierie, et ses coauteurs ont utilisé un dispositif laser de contrôle des insectes automatisé avec vision artificielle pour effectuer une série d'expériences sur des cafards domestiques. Ils ont pu non seulement détecter les cafards avec une grande précision, mais aussi neutraliser et dissuader les insectes individuels à une distance allant jusqu'à 1,2 mètre. 
Envoyé par Résumé de l'étude
La lutte contre les insectes nuisibles repose toujours sur l'utilisation intensive de méthodes génériques et établies, telles que les pesticides, qui utilisent des produits chimiques ou des toxines à large spectre persistant dans l'environnement et ciblant des espèces d'insectes non nuisibles. Par conséquent, des approches plus efficaces et respectueuses de l'environnement sont nécessaires pour contrer ces effets néfastes.
Puisqu'un laser peut être dirigé à distance pour neutraliser des cibles indésirables, cette approche pourrait être très prometteuse pour contrôler les insectes ravageurs de manière sélective et écologique.
Dans cette étude, nous présentons un système laser automatisé par vision artificielle pour neutraliser et influencer le comportement des insectes ravageurs. En réalisant des expériences sur des cafards domestiques, Blattella germanica, nous démontrons que notre approche permet la neutralisation immédiate et sélective d'insectes individuels à une distance allant jusqu'à 1,2 m.
Nous montrons en outre la possibilité de dissuader les cafards en les entraînant à ne pas se cacher sous un abri sombre grâce à un conditionnement thermique aversif avec un laser de faible puissance. Les paramètres de notre système prototype peuvent facilement être réglés pour des applications dans diverses situations et sur différentes espèces de ravageurs comme les moustiques, les criquets et les chenilles. La perspective de cette étude est de poursuivre la création d'un système de dispositif autonome, sans danger pour l'environnement, compact, peu coûteux et économe en énergie pour la lutte antiparasitaire.
Puisqu'un laser peut être dirigé à distance pour neutraliser des cibles indésirables, cette approche pourrait être très prometteuse pour contrôler les insectes ravageurs de manière sélective et écologique.
Dans cette étude, nous présentons un système laser automatisé par vision artificielle pour neutraliser et influencer le comportement des insectes ravageurs. En réalisant des expériences sur des cafards domestiques, Blattella germanica, nous démontrons que notre approche permet la neutralisation immédiate et sélective d'insectes individuels à une distance allant jusqu'à 1,2 m.
Nous montrons en outre la possibilité de dissuader les cafards en les entraînant à ne pas se cacher sous un abri sombre grâce à un conditionnement thermique aversif avec un laser de faible puissance. Les paramètres de notre système prototype peuvent facilement être réglés pour des applications dans diverses situations et sur différentes espèces de ravageurs comme les moustiques, les criquets et les chenilles. La perspective de cette étude est de poursuivre la création d'un système de dispositif autonome, sans danger pour l'environnement, compact, peu coûteux et économe en énergie pour la lutte antiparasitaire.
« J'ai commencé à utiliser un Jetson Nano qui m'a permis d'utiliser des technologies d'apprentissage en profondeur avec une plus grande précision pour détecter un objet », a expliqué Rakhmatulin. Le Jetson Nano est un petit ordinateur capable d'exécuter des algorithmes d'apprentissage automatique. L'ordinateur traite un signal numérique de deux caméras pour déterminer la position du cafard. Il transmet cette information à un galvanomètre (une machine qui mesure le courant électrique), qui change la direction du laser pour tirer sur la cible.
Selon l'article, Rakhmatulin a essayé cette configuration à différents niveaux de puissance pour le laser. À un niveau de puissance inférieur, il a découvert qu'il pouvait influencer le comportement des cafards en déclenchant simplement leur réponse de vol avec un laser ; de cette façon, ils pourraient potentiellement être entraînés à ne pas s'abriter dans une zone sombre particulière. À un niveau de puissance plus élevé, les cafards étaient effectivement « neutralisés », dans le langage du journal (en d'autres termes, tués).
Rakhmatulin a également rendu toutes les données et instructions librement disponibles, notant que d'autres peuvent essayer tant qu'ils prennent les précautions appropriées.
« J'utilise du matériel très bon marché et une technologie bon marché et c'est open source », a déclaré Rakhmatulin. « Toutes les sources sont téléchargées dans mon GitHub et vous pouvez voir comment le monter et l'utiliser ». Il a mentionné que d'autres ont déjà commencé à l'essayer avec d'autres parasites comme les frelons, ce qui est logique. « S'il peut endommager les cafards, il peut également endommager d'autres parasites dans l'agriculture ».
Outre la nature open source du projet, les applications généralisées possibles de la technologie le rendent également remarquable. Cela pourrait être une alternative plausible aux pièges mécaniques, ainsi qu'aux produits chimiques qui endommagent souvent l'environnement et ciblent des espèces d'insectes non nuisibles. Sans oublier qu'il est moins cher (le document note que tous les appareils ne coûtent pas plus de 250 $) et plus compact que les autres technologies actuelles de lutte antiparasitaire.
Cela étant dit, bien que le prototype soit adapté à la recherche universitaire, il reste encore beaucoup à faire avant de pouvoir être déployé à plus grande échelle. Par exemple, le document note qu'un point laser plus petit serait plus efficace pour tuer les cafards, mais qu'il est difficile à mettre en œuvre expérimentalement. La capacité de contrôler avec précision quelles parties du corps du cafard ont été touchées serait également utile, selon le journal.
Il n'est malheureusement pas non plus tout à fait prêt pour un usage domestique, du moins pas encore. « Ce n'est pas recommandé, car c'est un peu dangereux », a déclaré Rakhmatulin. « Les lasers peuvent endommager non seulement les corps des cafards, mais aussi vos yeux ».
Le mieux est de garder vos pièges à cafards pour le moment.
Intérêt de l'étude
Envoyé par étude
La maîtrise des aliments est un enjeu majeur pour l'industrie agroalimentaire et la santé publique. Les pratiques agrochimiques actuelles de lutte contre les insectes nuisibles sont généralement problématiques, car elles entraînent des résistances et impactent souvent les espèces non ciblées. C'est le cas de l'utilisation massive d'insecticides non spécifiques pour la protection des cultures qui contribue largement au déclin des pollinisateurs. Pour pallier ces problèmes, des solutions de lutte biologique ont été développées en utilisant des prédateurs naturels ou des pièges chimiques libérant des molécules impliquées dans la communication des ravageurs ciblés. Cependant, même lorsque ces pratiques sont possibles, non seulement une connaissance fine de la biologie des espèces est requise, mais aussi leur impact doit être pris en considération avant toute mise en œuvre efficace. Ainsi, une approche plus générique qui peut être ciblée sur des animaux nuisibles spécifiques sans endommager l'environnement devrait être développée.
Le laser (amplification de la lumière au moyen d'une émission stimulée) peut fournir une approche alternative pour la neutralisation sélective des cibles indésirables, telles que les animaux nuisibles et les mauvaises herbes. Par exemple, Brown et al. (2021) ont discuté de la possibilité d'utiliser un laser pour les oiseaux afin de protéger les champs de maïs doux. De plus, Xiong et al. (2017) ont testé un robot avec un laser statique pour le désherbage lors de la récolte des fraises. Cependant, un inconvénient majeur de cette approche pour un déploiement à grande échelle est qu'elle nécessite des types d'équipements spécifiques coûteux et complexes à mettre en œuvre. Récemment, nous avons testé avec succès la possibilité d'utiliser un laser pour tuer les moustiques (Rakhmatulin 2021), les mauvaises herbes (Rakhmatulin 2020) et créé un programme de simulation pour la destruction des criquets et des chenilles (Rakhmatulin 2021). Bien que dans ces études précédentes, un prototype de laser économique et économe en énergie ait été développé, nous avons envisagé des risques majeurs pour la santé et la sécurité qui pourraient être déclenchés par l'utilisation d'une puissance laser élevée, tels que des lésions oculaires et l'allumage d'un incendie, ce qui a empêché l'expansion à grande échelle de notre prototype. Par conséquent, d'autres considérations sur la théorie du laser étaient nécessaires afin de développer des approches de biocontrôle robustes et sûres.
L'idée d'utiliser un galvanomètre (c'est-à-dire un instrument électromécanique pour mesurer le courant électrique) était auparavant utilisée pour diriger le laser dans d'autres applications. Par exemple, Hegna et al. (2010) ont utilisé un galvanomètre laser pour incliner le faisceau d'un télémètre laser le long d'un objet d'intérêt afin de déterminer ses propriétés géométriques et ainsi développer un système de balayage 3D plus efficace. De plus, Huang et al. (2020) ont examiné les propriétés magnétiques du rotor et ont conclu que la consommation d'énergie du moteur peut être réduite en réduisant le nombre total de changements de position des miroirs par seconde. Dans cet article, nous avons testé l'efficacité de notre prototype amélioré de laser à vision automatisée sur la blatte germanique Blattella germanica (Linnaeus 1767), qui est l'une des principales espèces de ravageurs urbains dans le monde (Lihoreau et al. 2012). Ces cafards domestiques peuvent vivre dans des populations de millions d'individus, gâchant potentiellement la nourriture, les appareils ménagers et électriques (Nasirian 2017), mais constituant également un grave danger pour la santé, déclenchant des réactions allergiques et le développement de l'asthme. Bien que diverses méthodes soient utilisées pour lutter contre les cafards, il n'existe toujours pas de solution parfaite (Pan 2020). Les approches les plus efficaces à ce jour sont mécaniques (p. ex. pièges collants) et chimiques (gels et pâtes insecticides). Ces méthodes ont l'inconvénient d'avoir une zone de capture limitée et, par conséquent, de nombreux individus peuvent ne pas visiter les zones piégées. De plus, les traitements chimiques à long terme peuvent entraîner des résistances problématiques.
Nous avons amélioré notre prototype précédent en utilisant des miroirs de galvanomètre pilotés par des algorithmes de réseaux de neurones pour contrôler la direction du faisceau laser afin de cibler efficacement les cafards en mouvement dans un environnement contrôlé. Ce travail démontre que notre prototype est capable de neutraliser et de dissuader efficacement les cafards à des distances spécifiques en fonction de la puissance laser utilisée. Ainsi, notre approche (ciblée au laser) pourrait offrir une alternative efficace, écologique et peu coûteuse pour contrôler le nombre de cafards et éventuellement d'autres insectes dans différents environnements (c'est-à-dire les ménages domestiques, les champs).
Le laser (amplification de la lumière au moyen d'une émission stimulée) peut fournir une approche alternative pour la neutralisation sélective des cibles indésirables, telles que les animaux nuisibles et les mauvaises herbes. Par exemple, Brown et al. (2021) ont discuté de la possibilité d'utiliser un laser pour les oiseaux afin de protéger les champs de maïs doux. De plus, Xiong et al. (2017) ont testé un robot avec un laser statique pour le désherbage lors de la récolte des fraises. Cependant, un inconvénient majeur de cette approche pour un déploiement à grande échelle est qu'elle nécessite des types d'équipements spécifiques coûteux et complexes à mettre en œuvre. Récemment, nous avons testé avec succès la possibilité d'utiliser un laser pour tuer les moustiques (Rakhmatulin 2021), les mauvaises herbes (Rakhmatulin 2020) et créé un programme de simulation pour la destruction des criquets et des chenilles (Rakhmatulin 2021). Bien que dans ces études précédentes, un prototype de laser économique et économe en énergie ait été développé, nous avons envisagé des risques majeurs pour la santé et la sécurité qui pourraient être déclenchés par l'utilisation d'une puissance laser élevée, tels que des lésions oculaires et l'allumage d'un incendie, ce qui a empêché l'expansion à grande échelle de notre prototype. Par conséquent, d'autres considérations sur la théorie du laser étaient nécessaires afin de développer des approches de biocontrôle robustes et sûres.
L'idée d'utiliser un galvanomètre (c'est-à-dire un instrument électromécanique pour mesurer le courant électrique) était auparavant utilisée pour diriger le laser dans d'autres applications. Par exemple, Hegna et al. (2010) ont utilisé un galvanomètre laser pour incliner le faisceau d'un télémètre laser le long d'un objet d'intérêt afin de déterminer ses propriétés géométriques et ainsi développer un système de balayage 3D plus efficace. De plus, Huang et al. (2020) ont examiné les propriétés magnétiques du rotor et ont conclu que la consommation d'énergie du moteur peut être réduite en réduisant le nombre total de changements de position des miroirs par seconde. Dans cet article, nous avons testé l'efficacité de notre prototype amélioré de laser à vision automatisée sur la blatte germanique Blattella germanica (Linnaeus 1767), qui est l'une des principales espèces de ravageurs urbains dans le monde (Lihoreau et al. 2012). Ces cafards domestiques peuvent vivre dans des populations de millions d'individus, gâchant potentiellement la nourriture, les appareils ménagers et électriques (Nasirian 2017), mais constituant également un grave danger pour la santé, déclenchant des réactions allergiques et le développement de l'asthme. Bien que diverses méthodes soient utilisées pour lutter contre les cafards, il n'existe toujours pas de solution parfaite (Pan 2020). Les approches les plus efficaces à ce jour sont mécaniques (p. ex. pièges collants) et chimiques (gels et pâtes insecticides). Ces méthodes ont l'inconvénient d'avoir une zone de capture limitée et, par conséquent, de nombreux individus peuvent ne pas visiter les zones piégées. De plus, les traitements chimiques à long terme peuvent entraîner des résistances problématiques.
Nous avons amélioré notre prototype précédent en utilisant des miroirs de galvanomètre pilotés par des algorithmes de réseaux de neurones pour contrôler la direction du faisceau laser afin de cibler efficacement les cafards en mouvement dans un environnement contrôlé. Ce travail démontre que notre prototype est capable de neutraliser et de dissuader efficacement les cafards à des distances spécifiques en fonction de la puissance laser utilisée. Ainsi, notre approche (ciblée au laser) pourrait offrir une alternative efficace, écologique et peu coûteuse pour contrôler le nombre de cafards et éventuellement d'autres insectes dans différents environnements (c'est-à-dire les ménages domestiques, les champs).
Et vous ?
Que pensez-vous de ce système ? Utile, pas utile, bof on a vu mieux ? Seriez-vous tenté de l'utiliser, si oui pour repousser quels insectes ? Que pensez-vous du type de matériel utilisé ? Seriez-vous tenté de remplacer un ou plusieurs éléments ? Que pensez-vous du fait que les données et les instructions soient disponibles en open source ? Une avancée vers une alternative viable à ce que qui se fait actuellement sur le marché ? 
