Research Themes

飛蝗群體控制:將群體視為一個系統

前言

蝗蟲的大規模暴發對農業造成嚴重損害,並對全球糧食生產產生重大影響。雖然蝗災自古以來便有記錄,但至今仍未找到根本性的解決方法。

目前,應對蝗蟲暴發的主要手段是噴灑殺蟲劑。此方法在蝗蟲活動能力較低的若蟲階段尤其有效。然而,當蝗蟲進入成蟲階段後,牠們能在短時間內進行長距離遷移,使得有效介入變得困難。此外,使用殺蟲劑也引發了對生態系統負面影響的擔憂。

本研究室的研究方向

針對上述問題,我們著眼於飛蝗會被聚集費洛蒙 4-乙烯基苯甲醚(4-Vinylanisole,4VA)吸引的特性,探索新的蝗群控制可能性。於 2024 年度,我們聚焦於對 4VA 具有特異性反應的嗅覺受體 OR35,並透過模擬研究探討利用 OR35 缺失個體進行蝗群控制的方法。

透過研究所培養的能力

在蝗蟲控制研究中,我們嘗試將乍看之下與資訊科學距離甚遠的生物群體行為,重新視為可透過數學模型與演算法加以控制的問題。本研究室重視藉由此類研究,培養橫跨多個領域的資訊科學基礎能力。

將群體行為視為資訊處理的能力

蝗災是一種由大量個體相互作用而產生的集體現象。本研究從資訊傳播與處理的角度,理解個體間互動以及費洛蒙所造成的吸引行為。

透過培養此一視角,學生能夠不僅將群體行為視為生物現象,而是作為可由資訊科學方法分析與設計的對象來加以處理。

將現實現象轉化為數學模型的能力

雖然蝗蟲的移動與聚集行為可透過觀測與實驗數據取得,但這些資料本身並不容易直接進行數學分析。因此,研究中需要審慎考量哪些要素應納入模型,哪些部分可以進行簡化。

透過此過程,學生能培養將複雜現實現象以資訊科學語言重新建構的能力,這也是許多應用研究領域中共通且重要的素養。

連結資訊科學與生物現象的視角

蝗蟲控制研究是一項連結群體控制、多代理系統與複雜系統科學等資訊科學理論與生物現象的研究主題。

透過此研究,學生能學習在問題分析中整合不同領域的知識,進而拓展對資訊科學應用範圍的整體視野。

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