وبلاگ

نویسنده: لیز نیونسینگر

نیوزویز – جک اوربو، انسان‌شناس پزشکی قانونی در دانشگاه تنسی، ناکسویل، قلب بزرگی برای خانواده‌های عزیزان گمشده دارد.

هنگامی که فردی در منطقه ای با پوشش گیاهی انبوه گم می شود، تلاش برای جستجو و بازیابی می تواند دشوار باشد، به خصوص زمانی که آخرین مکان فرد گم شده نامشخص باشد. اوربو با درک عذاب ندانستن اتفاقی که برای خانواده یا دوستش افتاده بود، تصمیم گرفت از دوره کارآموزی خود در آزمایشگاه ملی Oak Ridge وزارت انرژی استفاده کند تا راه های بهتری برای جستجوی افراد گمشده و مرده با استفاده از دوربین ها و هواپیماهای بدون سرنشین بیابد.

تیم سیستم‌های خودمختار Orebaugh و ORNL نقشه‌برداری از مرکز تحقیقات انسان‌شناسی UT، یک مزرعه بدن مشهور جهانی برای آموزش و تحقیقات پزشکی قانونی را برای تشخیص جذب نیتروژن در گیاهان ترسیم کردند. این تیم با استفاده از دوربین‌های چند طیفی بر روی پهپادها، صدها عکس از این مرکز گرفت. سپس از نرم‌افزار Pix4D استفاده کردند تا عکس‌ها را به یک نقشه بزرگ بچسبانند. این نرم افزار به Orebaugh اجازه می دهد تا مناطقی را که گیاهان در آنها سالم هستند در مقایسه با مناطقی که کمتر سرسبز یا بدون گیاه هستند، ببیند.

«گیاهان قصه گوی محیطی هستند. آنها هنوز هستند و به حسگرهایی از آنچه در اطراف آنها اتفاق می افتد تبدیل می شوند.

Orebo گفت: در طول تجزیه، نیتروژن در خاک آزاد می شود و به گیاهان امکان دسترسی به این ماده مغذی اضافی را می دهد. “گیاهان سالم رنگ سبز تیره ای دارند. تحقیقات من به استفاده از دوربین‌های چند طیفی و سایر حسگرها برای تشخیص گیاهان بسیار سالم از هوا می‌پردازد. فرضیه فعلی این است که نیتروژن گیاهان را تقویت می کند و به وضوح روی نقشه ای که می تواند تجزیه را نشان دهد نشان داده می شود.

اورباگ در دوره لیسانس به سیستم تجزیه علاقه مند شد. هنگام کار در مرکز تحقیقات مردم شناسی در تابستان 2023، او در مورد تصویر بزرگتر تجزیه مطلع شد. او گفت که چگونه یک بدن تجزیه می شود، بخشی از پازل است. آنچه در محیط اطراف بدن اتفاق می افتد، از جمله حشرات، خاک، گیاهان، هوا و درختان، بقیه سیستم را تشکیل می دهد.

او این کنجکاوی را به دوره کارآموزی خود در ORNL آورد و می خواست از ارتباط قوی بین آزمایشگاه ملی و مرکز تحقیقات مردم شناسی استفاده کند. از طریق تعامل با تحقیقات سایر دانشجویان، او به سؤالات تحقیقاتی خود رسید: گیاهان چگونه به تجزیه واکنش نشان می دهند و آیا ما می توانیم آن را با حسگرها ببینیم؟

عضو تیم الکترونیک و سیستم های بدون سرنشین Jairus Hines به Orebaugh کمک کرد تا یک پهپاد تحقیقاتی با محموله سنسور دوربین مناسب برای پروژه بسازد. این پهپاد مجهز به دوربین چند طیفی MicaSense Rededge برای تصویربرداری بصری، نزدیک به مادون قرمز و لبه قرمز بود. این چیدمان برای عکاسی از پوشش گیاهی و تعیین سلامت نسبی آن مناسب است.

در یک روز صاف و خشک در ماه سپتامبر، اوربو و تیم این پهپاد را بر فراز بادی فارم به پرواز درآوردند. اورباگ گفت که پرواز در پاییز تصویری از آب و هوا در شرق تنسی ارائه می دهد.

اوربو گفت: «ما در زمانی پرواز می‌کردیم که برگ‌ها می‌میرند و روی زمین می‌افتند. ما نمی دانیم که این موضوع چگونه بر ویژگی طیفی پوشش گیاهی در مقایسه با فصول دیگر تأثیر می گذارد.

مناطق مختلف با گیاهان مختلف داده های متفاوتی را نشان می دهند. اگر این پروژه تحقیقاتی ادامه پیدا کند، محققان می‌توانند مجموعه داده‌های بزرگی از شاخص‌های پوشش گیاهی را در مناطق و زمان‌های مختلف سال جمع‌آوری کنند. سپس می توان از این مجموعه داده برای کالیبره کردن عوامل مختلف آب و هوا و پوشش گیاهی استفاده کرد.

چندین سوال دیگر در مورد تحقیقات اورباگ باقی مانده است. محققان نمی‌دانند تجزیه انسان، حیوان یا گیاه چگونه بر خاک تأثیر می‌گذارد و در یک دوربین چند سنسوری نشان داده می‌شود. گیاهان به دلایل زیادی می توانند سالم باشند. از داده‌های جمع‌آوری‌شده در سال جاری، اورباگ گفت که نقشه‌ها چندین منطقه با پوشش گیاهی سبز روشن را نشان می‌دهند، اما دلیل سالم بودن این مناطق همچنان نامشخص است.

پرواز پهپادها با حسگرهای مختلف بر فراز زمین های مختلف می تواند در انواع سناریوها توسط سازمان های دولتی مورد استفاده قرار گیرد. اگر فردی برای مدت طولانی مفقود شده باشد، یک امدادگر می‌تواند از یک پهپاد در منطقه وسیعی از زمین استفاده کند و جایی که پوشش گیاهی به‌طور مشهودی سالم است را بیابد و مختصات دقیقی را به تیم بازیابی زمینی بدهد تا تحقیقات بیشتر را انجام دهند.

اوربو گفت: «برای خانواده‌ای که دلش برای عزیزانشان تنگ می‌شود، این می‌تواند زودتر از آنچه اکنون می‌توانیم به آنها آرامش بدهد.»

در سطح بین المللی می توان از این فناوری برای ارائه داده های جنایات جنگی استفاده کرد.

اورباگ از زمان خود در ORNL به شدت از مربیان خود صحبت کرد. او دوره‌های سنجش از دور و پهپادها را در UT Knoxville گذراند، اما از عملکرد پهپادها یا تصویربرداری چند طیفی بی‌اطلاع بود. او خاطرنشان کرد که چگونه همکارانش به انگیزه او برای این تحقیق، از جمله قدردانی از کار با مرکز تحقیقات مردم شناسی و پیشرفت در مأموریت های نجات، احترام می گذارند.

اوربو گفت: «به عنوان یک کارآموز، می‌خواستم هر چیزی را که می‌توانم از این تجربه بیرون بیاورم. “من می خواستم در جایی باشم که بله رایج بود.”

پس از فارغ التحصیلی اورباگ در سال 2024، او در نظر دارد تحصیلات خود را در مقطع کارشناسی ارشد ادامه دهد و ابراز تمایل کرد که به سوالاتی که با پیشرفت تحقیقات مطرح می شود، ادامه دهد.

Orebo گفت: “من می خواهم به مردم در زمان های وحشتناک زندگی خود کمک کنم تا بسته شوند.” مردم در طول دوران تحصیلم با من شانس آوردند و من می‌خواهم از طریق بلوغ این علم از آنها تشکر کنم.»

UT-Battelle ORNL را برای دفتر علوم وزارت انرژی، بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده، مدیریت می کند. دفتر علوم برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند. برای اطلاعات بیشتر لطفا مراجعه کنید به Energy.gov/science. – لیز نیونسینگر