新加坡已經開始在幾個主要的水庫放置天鵝型機器人,除了用來監測水質外,因其外型與真正的天鵝相似,也不會破壞到環境景觀。此機器人稱為「智慧水質評估網路機器人」(The Smart Water Assessment Network robots),內部包含多個感測器,能定時收集水質數據,經由Wi-Fi傳送數據到雲端,減少人力消耗與資料收集時間。【延伸閱讀】Aryballe開發的生物感測器—人造鼻,可幫助產品品管並輔助新產品開發
此機器人由新加坡國家水務局(Singapore's national water agency;Public Utilities Board)、新加坡國立大學環境研究所(National University of Singapore’s (NUS) Environmental Research Institute)和熱帶海洋科學研究所Tropical Marine Science Institute(TMSI)於2015年聯合設計,採樣、導航和用電等相關測試已於2016年完成;現在將其放到濱海、榜鵝、實龍崗、班丹和克蘭芝水庫等五個地方。這些機器人可以測量葉綠素a、溶氧量、濁度和綠藻量等參數,進行水體監測、自動採樣和污染物追踪,並可整合資訊作為水質預警和幫助決策進行。此外機器天鵝的本體堅固,遇到橡皮艇或小船時也無須擔心損壞。且下端具有螺旋槳與取水系統,監控範圍可遍布大範圍水域;除了平時自主移動外,必要時也可以遠程操控移動方向以修理或更新零件。
石油與煤對人類發展具有重要影響,尤其於19世紀工業革命後成為全世界使用的主要能源,但隨著這些儲藏於地底的物質大量開採及需求增加,未來將會供不應求,影響未來人類生活。目前各國正在積極開發新的替代能源與綠色能源之利用,期望在石油與煤完全耗盡以前能夠維持現有產業及生活所需之能源;而植物細胞壁含有大量的碳,適合作為生質能源發展材料,被視為高應用潛力的替代能源原料之一。
生質(或稱生物質,biomass)是指能夠做為燃料或工業原料使用的有機物,包含生物所產生之廢棄物、和動物皮毛、植物纖維原料等,不包括石油與煤礦。其中植物生質熱值相當高,其中大部分來自於細胞壁,但植物的細胞壁中的木質素性質非常穩定,除了不易被草食動物消化以外,也難以加工用於生質酒精的製造;若是能解決原料分解的問題,將有助於動物利用或轉換為生質能源。
阿魏酸(Ferulic Acid)和對位香豆酸(p-Coumaric acid)為草本植物和單子葉植物合成木質素的主要前驅物,部分研究人員認為降低植物中合成的阿魏酸含量有助於增加生質的分解效率。巴西農業研究機構(Brazilian Agricultural Research Corporation)、能源與材料研究中心(Brazilian Center for Research in Energy and Materials)與英國洛桑研究所(Rothamsted Research)和美國威斯康辛大學(University of Wisconsin)合作,利用RNA干擾(RNAi)狗尾草(Setaria viridis)與二穗短柄草(Brachypodium distachyon)的BAHD01基因表現,通過這種方式所生產的生質糖化效率可提高40-60%。【延伸閱讀】人工合成氨的新方法可降低能源消耗
就技術價值而論,光是巴西的生質燃料市場預估就有4億美元,牛養殖業也有1,900萬美元。且全球皆使用草料作為動物飼料與生質原料,故此發現可作為基因標誌選種,讓畜牧動物從飼料作物中獲取更高的能量,或選取更合適的能源作物種植,提高生質酒精的生產效率。相關研究發表於New Phytologist。
羊是世界上主要畜牧動物之一,利用價值極高,而羊跛腳是羊隻最常見的健康問題之一;英國有90%以上的農民均曾發現羊的跛腳症狀,每年花費約8,000萬英鎊處理此問題。造成羊隻跛腳的原因眾多,包含肌肉病變、細菌或病毒感染、關節炎、腐蹄病等,除了影響行動外,羊隻也可能因疼痛而拒絕進食,進而損害健康,若能在羊群中及早發現個體症狀,可以盡快對個體病例進行處理,進而防止症狀在羊群中蔓延。
由於羊對外界非常敏感,當感覺受到威脅時很可能會極力掩蓋跛腳的現象,或因農民和獸醫靠近而變得較為活躍。因此到目前為止,跛腳的相關診斷只能依靠視覺檢查,且診斷結果不一定合乎真實狀況。英國諾丁漢大學(The University of Nottingham)的獸醫系與Intel及Farm Wizard公司合作開發一種新的智能穿戴式設備,可以自動檢測綿羊的跛腳症狀。【延伸閱讀】運用攝影機開發預警系統來檢測雞蟎侵擾
透過測試感測器放置位置與利用三軸加速度計與陀螺儀等感測器分析羊隻躺臥、站立、走路等一般行為,搭配隨機森林演算法(Random Forest algorithm)學習與分類,可以幫助判斷羊隻行動時的的姿勢異狀,協助農民與獸醫判斷羊跛腳症狀。此類傳感器運用的案例能促進畜牧動物的健康福利,且透過精確的行為監測系統能長期掌握動物行為與健康的變化,幫助農場主人快速決定用藥時機以預防疾病擴散。
相關研究發表於皇家學會(The Royal Society)
過去在印尼、墨西哥、中國、波蘭和俄羅斯等地皆有因酒精汙染造成消費者身體不適甚至死亡的報導。此問題源自於商人希望賺取更多利潤,將自製假酒、水、抗凍液等作為稀釋液體,取代一部分的真酒。販賣假酒或稀釋過的酒或許能為經銷商賺取更多利益,除了標示與內容不符,具欺騙消費者的嫌疑。此外,摻假酒品內可能具有影響健康的汙染物,對人體影響更大。因假酒或混和過的酒在外觀上與真品無異,造成消費者辨識困難,也無法即時檢出與避免假酒。
美國伊利諾大學(University of Illinois)設計了一種具有先進感測器陣列的手持式設備,可以辨識酒的改變,協助管控酒的品質。研究人員開發了一種帶有36種染料的一次性感測器,這些染料接觸到酒蒸汽中的特定成分後會發生不同顏色變化,透過多種染料的交叉反應,結合約手掌大小的成像分析儀判定比色後可幫助在兩分鐘內簡單判讀酒的真偽。此裝置能夠正確辨識14種不同酒類的酒精含量和品牌,包括蘇格蘭威士忌、波本威士忌、黑麥威士忌、白蘭地和伏特加等,準確度大於99%;且甚至能夠辨識加水量少於1%的稀釋酒,具有於後端快速檢查與控管品質的利用潛力。【延伸閱讀】用以改善水壩營運的小型傳感器-Sensor Fish
相關研究發表於美國化學學會(American Chemical Society)推出的ACS Sensors