总114期(2025年4月)
【科技探索】AI、高性能物联网、大数据在蚊虫监测与灭杀中的运用规律
来源:《中国有害生物防制》   时间:2025-04-29


蚊类作为巨大的人类病原体库,是公认的威胁人类健康的第一大动物杀手。根据世界卫生组织WHO全球每年约有7亿人感染蚊媒传染病, 70多万人死亡[1][2]。其中最影响严重的蚊类传染病为疟疾和登革热。我国在2021年被WHO认证为“消除疟疾国家”,然而输入性病例时有发生,外防输入、内防反弹,公卫从业人员工作压力巨大;登革热疾病长期困扰我国人民健康,需引起我们的足够重视。


预防胜于治疗,蚊虫防制工作非常重要。我们通常经历监测-预警-消杀-监测这样的工作流程,然而蚊类体积小,易隐藏,分布广,繁殖快,导致防制工作非常困难。根据《蚊媒生物密度监测方法 蚊虫》(GB/T23797-2020)、中疾控《登革热防治技术指南》(2015)等文件,蚊类监测分为成蚊监测(15个方法及手段)、幼虫监测(3个方法及手段)、蚊卵监测三个大类(图1)。传统的监测方式,需要大量的人力物力,导致工作效果不高,无法及时反馈蚊虫密度的变化。部分地区对拟除虫菊酯类产生了高抗性(幼虫37.3%,成蚊59.1%),为了降低抗药性,减少对环境的污染,精准监测、灭杀后实时评估,尤为重要。


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图1:蚊虫监测手段


随着新技术的发展,特别是AI大模型(以DeepSeek为代表)的逐渐成熟,使用AI、高性能物联网、大数据进行实时、远程监测蚊虫密度,变成可能。通过智能化仪器捕捉蚊虫,通过高性能物联网传输高清图片,AI在大数据的帮助下,对蚊虫进行精准识别及分类(既分种类,也分雌雄),让工作效率大大提高(图2)


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图2:使用AI技术进行监测


智能终端(仪器)通过诱蚊剂和(或)紫光灯,把蚊虫引诱到附近,靠近进蚊口,被风扇吸进仪器内部,落到翻转板上(大概15分钟左右被风干处死);翻转板定时拍照上传(后台可设)后,翻转(自清洁),已经处死的蚊子落在底下蚊袋里。上传的照片会被AI识别分类(伊蚊、库蚊、按蚊)并计数;产生ADI(伊蚊成蚊指数)和MBI(蚊虫叮咬指数),实时向工作人员提示。仪器同时上传拍照时的温湿度、风速、GPS等参数,大大减少了人力、物力,同时也使数据更加准确。


新的仪器及系统已经在各大单位进行使用,在使用过程中,我们发现了几个很有趣的规律:


1、在广东,蚊子永不眠(Mosquito never sleep in Guangdong),在横跨整个冬天不间断的24小时监测数据显示,蚊子仍然维持一定的活跃度,约为10只/天/仪器。根据这个规律,部分政府部门采取了对蚊子的“冬季攻势”,在冬天灭蚊和清积水。有效的行政手段+大自然的威力(干冷),让事情事半功倍;


2、库蚊 “最大活跃度后移”。我们通过比对温度及库蚊活跃度分析,当日平均气温≥15℃,库蚊最大活跃度大约在晚上22:00-00:00;然而,当温度进一步下降,下降到日平均气温10-13℃之间,库蚊最大活跃度发生在凌晨04:00-06:00。这个现象目前还没有系统的解析,需要更进一步的研究(图3)。


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图三:库蚊最大活跃度后移


3、温度对库蚊雌雄活跃度影响。通过24小时诱捕数据,当日平均气温≥15℃,抓到的库蚊雌雄比例约为9:1(这个时候只有10%左右是雄性蚊子);然而当温度进一步下降,当日平均气温下降到10-13℃之间,捕捉到的雄性库蚊比例反而上升,跃升到25%-30%左右,推测是因为雄性库蚊更不耐低温且生命周期更短(相比雌蚊)。


4、雄性伊蚊当孵化先锋。春天来到,温度逐渐上升,24小时蚊虫数据显示,雄性伊蚊先孵化并聚集,占据80%以上。根据相关专家介绍,这是伊蚊把雄性蚊子先做试探性的“先锋”,当它们认为安全了(温度不再反复升降),雌性伊蚊才会大规模孵化。低温是伊蚊的最大“敌人”,为了生存与进化,他们必须有一批牺牲者,而雄性伊蚊,被大自然选择了(或者说被种群选择了)。


5、AI对非标物体的适应性:蚊子体积太小,需要高清图片进行分类。通过大规模的训练和识别,作者发现网络深度不是越深越好,深度网络有可能造成梯度消失,识别结果发生过拟合;然而epochs需要更大,否则会造成梯度爆炸,识别结果发生欠拟合。因此超参数的调整,对识别结果影响非常大。


这套新的系统(含仪器及AI),还有一个值得推崇的功能:高性能物联网可以使万物互联,所有的数据可以进行共享,远在北京的工作人员,可以随时看到海南岛实时蚊虫数据。这让人感到兴奋。在2025年3月5日武汉中国卫生与消杀年会期间,创新型的仪器也引起了梁晓峰会长的关注,他亲临展台,了解新的仪器与技术,鼓励大家攻克一个又一个技术难关,为人民群众健康保驾护航(图4)


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图4:梁晓峰会长到展台了解新的仪器及技术

 

新的仪器、新的系统,必定会促进新质生产力,也让新AI技术实现普惠化!我们能“按”住“按蚊”,消除疟疾,我们一定也能对伊蚊进行有效的防制,真正实现“犯我健康者,虽小必诛”的伟大愿景。

 

作者简介:何敬洪,中山大学本硕,生物学及计算机专业,从事公卫行业十多年,佰胜公司联合创始人。

参考文献:
[1] Lee H,Halverson S,Ezinwa N. Mosquito-borne diseases [J] . Primary Care,2018,45(3):393-407;

[2]Franklinos LHV,Jones KE,Redding DW,et al. The effect of global change on mosquito-borne disease [J].The Lancet Infections,2019,19(9):e302-e312.

 


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