更多数据、更低成本的DIY电子产品应对全球变化

科学研究可能是一项代价高昂的事业，通常如此之大以至于项目成本过高。那么，当研究费用太高，但数据太重要而无法收集时，会发生什么呢？

你会有创造力。这正是加州大学生态学和进化生物学研究人员詹姆斯·米克利（JamesMickley）的18个博士和蒂莫西·摩尔（TimothyMoore）的18个博士所做的。他们关于他们为完成研究而开发的工具的文章最近在生态学和进化的方法上发表了。

米克利和摩尔对研究生态系统对气候变化的反应很感兴趣。在研究生态系统及其内部相互作用的无数组件时，诸如相机陷阱和遥感器等高科技项目成为了贸易的基本工具。研究人员不可能总是无处不在，进行大量的持续测量。

WPAP6022602毫克

UCONN研究人员开发的一系列环境微控制器单元（EMU），以便于收集精细尺度的数据。（肖恩·弗林/UCONN照片）

摩尔说，现在的技术比以往任何时候都更重要，帮助我们了解生态系统对气候变化的反应方式。他说，目前对这些反应的了解依赖于广泛的区域性研究，但这些研究受到可用的细尺度数据量的限制。细枝末节中有大量的信息。

一个例子可能是一种生长在小生境中的植物，例如树荫下，或岩石裂缝中，它们可能无法在周围更广阔的生境中生存。

摩尔和米克利就是在这里遇到了这个问题：要收集精细尺度的数据，他们需要数百个（如果不是数千个）传感器，每个传感器要花费数百美元。

由于没有购买传感器的大笔资金，但认识到对这些数据的需求，摩尔和米克利看到了机会而不是挫折。

他们开始建立自己的传感器，并在业余时间获得一些新的技能，同时完成了他们的博士学位后，试验，错误，焊接和修补，摩尔，米克利，和一组本科生，包括琥珀德洛贝蒂斯的18（克拉斯），埃米莉亚普费斯特的16（克拉斯），艾玛萨韦德拉的19（克拉斯），产生了一个小的军队O。f全功能传感器，每台成本低于20美元。他们已经部署并使用传感器——他们称之为环境微控制器单元（EMU）——来收集研究数据。

即插即用

通过开发过程，Moore和Mickley认识到EMU的可定制性。对于几乎所有的参数，都有一个传感器组件来测量它，可以很容易地集成到设计中。

米克利正在利用温度、湿度、光线和土壤湿度的传感器，研究康涅狄格州的环境和森林破碎对食物网的影响：森林中的树木、吃它们的毛虫以及吃毛虫的鸟类。

摩尔在南非进行了气候对植物影响的研究。他计划部署EMU来研究微环境变化在植物生长和不生长的地方形成的作用。在野外工作之外，他甚至有一个测量数据的单位，用前一天的数据指向电脑屏幕上的一个图表，在那里，通过查看温度数据，他可以准确地知道他什么时候回家。

摩尔说，在康涅狄格州进行的这项工作是传感器的大规模试验场。“我们需要这些数据，因为我们需要了解引起该州生态系统反应的气候条件。”

除了发明者自己的研究外，一些同事已经在他们的研究中使用EMU。

EEB温室利用它们来观察不同温室的光照水平是如何不同的。蒙大拿州的一位同事正在利用它们监测互联网上压力室内的压力。加州大学的一名研究生在脱水海藻时用它们通过互联网监测湿度。

“可能性是无限的，”米克利说。

本着更广泛地促进研究的精神，该团队已经通过开放源码提供了有关如何构建它们的信息，以便任何感兴趣的人都可以创建一个并收集和共享数据。

研究人员通过提供零件清单、完整的组件注释和Derobertis制作的详细视频（显示如何构建EMU），尽可能容易地复制他们的方法。

公民科学家可以通过构建单元、编码、部署、监控甚至共享数据来让自己沉浸其中。由于有了易于接近、价格低廉的传感器，现在可以收集研究人员最初寻求的精细尺度数据。

通用性和低成本是关键。摩尔说：“有很多不同的方式可以定制它们。”“EMU可以帮助回答很多问题。”

米克利说，电动车组的成本效益使他们能够在康涅狄格州各地的森林中进行测量。

在过去的几年里，毛虫群落的一个主要部分是吉普赛蛾，它们对康涅狄格州的树木造成了巨大的破坏。幸运的是，有一种真菌可以攻击并杀死吉普赛蛾，但最近却没有这么成功。研究人员认为这种真菌在潮湿条件下对吉普赛蛾有更好的控制作用。

为了测试这一点，他们用测量土壤湿度和湿度的传感器制作了EMU。他们还安装了光传感器来测量树木在夏季随时间的推移而落叶的程度。传感器工作得很好，下一个障碍将是解释EMU收集到的大量数据。

其他未来的计划包括扩大抽样地区；该小组也在考虑外联机会，例如开发教学模块，以促进EMU建设和学校数据收集。