农业中的分子通信：一种自然启发的可持续害虫控制框架
信号处理
2025-06-26 v1
摘要
在农业领域，分子通信(MC)被视为解决诸如智能害虫控制等关键挑战的框架。虽然传统方法大多依赖合成植物保护产品，对环境构成高风险，但利用植物信号过程可 lead to innovative approaches for可持续植物保护。本文我们探讨了可持续害虫控制的方法，揭示了MC范例如何被用于分析和优化。具体而言，我们考虑一个系统，其中草木兽食诱导植物挥发物(HIPVs)，特别是甲苯硢酸(MeSA)，被封装在部署在植物叶片上的微球中。从微球释放的受控MeSA充当发射器(TX)，可支持害虫驱赶和捕食者吸引，为环境友好的合成植物保护产品提供替代方案。基于实验数据，我们研究了MeSA释放动力学，获得解析模型。为描述农业环境中MeSA的传播，我们采用三维(3D) advection-diffusion模型，纳入现实风场，这些风场主要影响颗粒传播，通过有限差分方法(FDM)求解。所提出的模型用于探讨不同TX安置方案下MeSA的分布。此外，我们引入覆盖有效性指数(CEI)作为一种新颖指标，用于量化MeSA的环境覆盖范围。该分析为实际开发微球及其部署提供了有价值的指导，旨在增强覆盖范围和随之而来的捕食性昆虫吸引力。
引用
@article{arxiv.2506.20637,
title = {MC for Agriculture: A Framework for Nature-inspired Sustainable Pest Control},
author = {Fardad Vakilipoor and Nora Hirschmann and Julian Schladt and Stefan Schwab and Annette Reineke and Robert Schober and Kathrin Castiglione and Maximilian Schaefer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20637},
year = {2025}
}