זיהוי תדר רדיו ווידאו Motion רגיש ביעילות אוטומציה של ההקלטה של ​​התנהגות unrewarded בחירה על ידי צרעות

Summary

This video describes Radio-Frequency Identification (RFID) and motion-sensitive video recording methods to monitor choice behavior by bumblebees.

Abstract

אנו מציגים שתי שיטות להתבוננות בחירת דבורת התנהגות במרחב בדיקה מצורף. השיטה הראשונה כוללת זיהוי בתדר רדיו (RFID) לקוראים מובנים בפרחים מלאכותיים המציגים רמזים חזותיים שונים, ותגי RFID (כלומר, משיבים פסיביים) הדבוקים לבית החזה של עובדי דבורה. החידוש ביישום שלנו הוא שקוראי RFID בנויים ישירות לתוך פרחים מלאכותיים שמסוגלים להציג מספר מאפיינים חזותיים מובהקים כגון צבע, סוג הדפוס, תדר המרחבי (כלומר, "עסקנות" של הדפוס), וסימטריה (תדר המרחבי ו סימטריה לא מניפולציה בניסוי זה). בנוסף, הצגה ויזואלית אלה בשיתוף עם המערכות האוטומטיות היא מסוגל להקליט unrewarded ולא מאומנת התנהגות בחירה. השיטה השנייה מורכבת מהקלטת התנהגות בחירה בפרחים מלאכותיים באמצעות מצלמות וידאו בהבחנה גבוהה תנועה רגישה. Bumbיש לי lebees תגי מספר דבוק לthoraces לזיהוי ייחודי. היתרון ביישום זה על RFID הוא שבנוסף להתבוננות נחיתת התנהגות, אמצעים חלופיים של העדפה כגון ריחוף וantennation יכולים גם להיות שנצפו. שתי שיטות האוטומציה להגביר את השליטה ניסיונית, ותוקף פנימי כך שהוא מאפשר מחקרים בקנה מידה גדולים יותר, הלוקחים בחשבון הבדלים בין-אישיים. תוקף חיצוני הוא גם שיפור כי דבורים יכולים באופן חופשי להיכנס ולצאת מסביבת הבדיקות ללא אילוצים כגון הזמינות של עוזר מחקר באתר. בהשוואה לתצפית אנושית בזמן אמת, בשיטות האוטומטיות הן חסכוניים יותר ואולי פחות מועדות לטעויות.

Introduction

בעיה מרכזית בלימוד שלא נלמדה התנהגות בחירה על ידי דבורים ודבורים היא שפרח-נאיבי, עובדים לא מיומנים לא בקלות להיכנס למקום שבו הבדיקות ניתן למדוד את העדפות. כתוצאה מכך, חוקרים רבים מסתמכים על טכניקה אידיאלית פחות מ: עובדים טרום הכשרה להאכיל בתוך חלל בדיקות מגירויים ניטרליים לכאורה, כי חוקרים רואים להיות שונה מהגירויים הניסיוניים. עם זאת, ניסויים שנעשו לאחרונה הראו כי גירויים שנחשבו לניטראליים (כלומר, גירויים שאינו משפיעים על המשך התנהגות בחירה בפגישת בדיקות) השפיעו על העדפות בדרכים בלתי צפויות ^1. מערכות אוטומטיות הכוללות זיהוי בתדר רדיו (RFID) ² והקלטות וידאו תנועה רגישה עשויות להציע הזדמנות לפתור את הבעיה הזו. מטרת המחקר הייתה כפולה: (1) בעיקר לתרום לספרות על העדפות פרחוניות שלא נלמדו על ידי דבורים, (2) ומשני לEValuate שתי מערכות מדידת בחירה, כפי שנרשם על ידי שני התקני הקלטה אוטומטיים שונים.

שתי מערכות אוטומטיות ³ יושמו במחקר הנוכחי לצפות נלמדה התנהגות בחירה: RFID והקלטות וידאו תנועה רגישה. שני אלמנטים חיוניים של שני המערכות הם שבחירות אינן מתוגמלים, והתצוגה של רמזים חזותיים שונים ניתן להשפיע. וידאו תנועה רגישה (High Definition, הקלטה ברזולוציה mp 1) לא רק מאפשר תצפית רציפה של עובדים לחקור באופן חופשי בחדר טיסה, אבל הוא קריטי עבור התצפית היעילה של אירועים נדירים יחסית ^4.

שאלת המחקר בניסוי 1 נוגעת לאופן שונה מאפיינים חזותיים אינטראקציה כאשר מוצגים יחד. מחקר זה מבקש לבחון את החשיבות היחסית של מיצוב דפוס ביחס לסוג דפוס. (כלומר, דואר שור באמצעות עיצוב 2 x 2, רדיאלי (כלומר, שמש) וקונצנטרייםאתם) סוגי דפוס ממוקמים גם במרכז או שולי בפרחים מלאכותיים (ראה איור 1 לדוגמאות של גירויים). קוראי RFID בנויים לתוך גירויי פרחים מלאכותיים אלה שתוכננו במיוחד, ודבורים מקבלים תגי RFID מאפשר המאפשרים לנו להקליט כל עובד מתויג שנכנס לגירוי הפרחים המלאכותי. תצפית RFID עובדת על ידי מנגנון הקורא (שנבנה לפרחים המלאכותיים) שולח אותות בתדרי רדיו (13.56 MHz במקרה זה), שהם מווסתים על ידי הנוכחות של תגים פסיביים. הקורא יכול לזהות ולתעד את אפנון אות אלה, המשתנים מעט לאורך תגים המאפשרים זיהוי ייחודי תג.

השאלות של ניסוי 2 הן משולשת. ראשון, הם פרח-כניסה, הנמדד על ידי ה- RFID, ונחיתה, כפי שנמדד על ידי הקלטות וידאו קריטריוני בחירה שווה ערך? בחירה נמדדת בנקודות שונות (נחיתה לוידאו, וכניסת פרחים לRFID), אשר יכול לתרגם אמצעים שוניםשל העדפה. שנית, מהי ההשפעה של מרכז לעומת פריפרית מיצוב? זה לא ידוע אם או לא עובדים היו בוחרים דפוס מרכזי אם שילוב המורכב משני דפוסים רדיאלי בעמדות שונות הוצגו (ראה איור 4). שלישית, מהי החשיבות היחסית של עמדת דפוס לעומת סוג הדפוס? במילים אחרות, יהיו דבורים לנחות על דפוסים מהסוג העדיף הדפוס, או עמדת הדפוס המועדפת? דבורים יכולים מעדיפים מרכזי-רדיאלי לדפוס היקפי-קונצנטריים, אבל ההעדפה יכולה להיות בגלל סוג התבנית או המיקום המרכזי שלה. בניסוי זה, שני משתני להתחרות זה ⁵ (ראה איור 4C, ד) אחר.

בניסוי 2, השתמשנו הקלטות וידאו תנועה רגישה בגירויים דמויי פרח. פרחים מלאכותיים הונחו בתוך כלוב טיסה, ומצלמות וידאו בהבחנה גבוהה תנועה רגישה שהצביעו על הפרחים האלה מfront והעליון. באופן ספציפי יותר, שתי מצלמות וידאו הוצבו כדי ללכוד את הנוף החזיתי של כל אחד משני הגירויים בחלל הבדיקות. מצלמת וידאו נוספת הוצבה בין הגירויים להקליט מרחף התנהגות מלמעלה, ושנתפסה התנהגות משני פרחים מלאכותיים. דבורים זוהו באמצעות תגי מספר שאפשר לקרוא על קטעי וידאו בהבחנה גבוהה. ריחוף, התנהגויות antennation והנחיתה נצפו.

Protocol

ועדת הטיפול בבעלי חיים של אוניברסיטת אוטווה אישרה פרוטוקול הניסוי שלנו, המתווה נהלי בטיחות עבור אנשים עובדים עם דבורים.

1. בדיקת סביבת הכנה

1. הכן חלל ריק (חדר מבודד, או בכלוב טיסה מכוסה מתכת מסך) של 2 MX 2 MX 2 מ '.
   הערה: אם החדר נבחר כמרחב בדיקה, להבטיח שדבורים לא יכולים לברוח דרך חלונות, חללים מתחת לדלתות, וצינוריות חילופי אוויר.
2. להוסיף נקודות קטנות כניסה (למשל, חורים כ. 2 סנטימטרים קוטר) לכלוב הטיסה שבו דבורים יכולים להיכנס ולצאת ממרחב הבדיקה ללא חסימה. לעצב מנגנון לחסימת נקודות גישה לגדל דבורים מחוץ למרחב הבדיקה בתקופות שמורות לתחזוקה ותצורת ציוד.
   הערה: השתמשנו Bombus ייגע עובדי קרסון.
3. חבר תיבות מושבה אחת או שתיים לבדיקת החלל באמצעות מחבר. ודא שדבורה מתה לא יכולה bloCK המחבר.
   הערה: כאן, להשתמש בשני סוגים של חיבור מבנים: מבנה עץ "גשר" עם מכסה עליון זכוכית, וצינור רשת תיל. הם קלים לניקוי והם מספקים כוח משיכה לדבורים.
4. מניחים שני בעלי פרחים מלאכותיים בתוך הבדיקות-החלל.
   1. הנח בעלי פרחים במרכז הבדיקות-החלל, או לצרף אותם לקיר.
   2. חבר RFID קורא "ראש 2k6" לחלק העליון של חלק הגליל של הפרח המלאכותי באמצעות סרטי הדבקה (ראה איור 1 למיצוב). השתמש בדוכן עץ גבוה 1.2 מ 'שאליו לצרף פרחים מלאכותיים.
      הערה: חלקו העליון של הדוכן יש תכונת מנגנון קובץ מצורף שבו ניתן לחבר פרחים מלאכותיים. ראה איור 2 לציור סכמטי
5. להוסיף בתדירות גבוהה (דקות. 200 הרץ) גופי תאורת ניאון כדי להדליק את הבדיקות-השטח במידה מספקת. השתמש בניטל אלקטרוני בתדירות גבוהה כדי להבטיח lig שהבהוב HT הוא מעל סף היתוך ההבהוב חזותי 'דבורי ^6.
   הערה: כאן, להשתמש 12 נורות פלואורסצנט ביום שמייצרות כ -1,200 עוצמת אור Lux למרחב של 2 X 2 X 2 מ '.

איור 1. RFID פרחים מלאכותיים עיצוב. תרשים סכמטי של הפרחים המלאכותיים המאפשר RFID המשמשים בניסוי 1. קורא RFID נח על החלק העליון של הגליל הפתוח במרכז הפרח. דפוסי גירויים ועמדות:. היקפי-קונצנטריים, ב. מרכזי-קונצנטריים, ג. היקפי-רדיאלי וד. מרכזי-רדיאלי. נתון זה שונה מet al אורבן. ^11.

איור 2. דוכן תצוגת Stimulus. ציור סכמטי המציג את העיצוב של דוכן גירוי פרח המלאכותי, וסרטון מצורף. קליפ המצורף מודבק הפרחים המלאכותיים, והוא משמש לחיבור במהירות ולנתק את הגירויים ומיציעי הגירויים. תצורה זו הייתה בשימוש בניסוי וידאו התנועה רגישה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

2. דבורה מושבה הכנה

1. עם הגעתו של מושבות הורה מסחרי, לחבר את תיבת המושבה לכלוב הטיסה.
2. לספק אבקה (שנאסף על ידי דבורי דבש ממגוון רחב של צמחים) וסוכר-מים (1: 1 לפי נפח) כרצונך מודעה עד תחילת הפעלות בדיקות.
   1. מרתיחים 1 ליטר של מים, ומערבבים באותו הנפח של סוכר כדי ליצור תמיסת סוכר במים.
   2. לרכוש אבקה מכוורן או comספק mercial של מושבות דבורים. טוחנים את האבקה עם מכתש ועלי, ולערבב עם דבש ומים (לפי צורך) כדי להפוך אותו לעיסה לחה.
3. לאחר שהניסוי יתחיל, לספק 15-40 מיליליטר של מי סוכר (כמות יחסית לגודל המושבה) יומית. תמשיך לספק כרצונך אבקה. התאם כמות סוכר במים על פי רמות אחסון בסירי הדבש.
   הערה: רמות אחסון מזון שמירה נמוכות מהווה תמריץ לעובדים לעזוב את הקן לחפש מזון יותר.
4. לאפשר דבורים להיכנס לסביבת הבדיקות באמצעות מבנה המחבר, כפי שמתוארים בשלב 1.3.
   הערה: דבורים לנוע בחופשיות בין הקן וסביבת הבדיקות לאורך כל הניסוי.

3. הכנה לתצפית על ידי זיהוי תדר הרדיו

1. התחל הדבקת תגי RFID לבית החזה של העובדים בהקדם המושבה מגיעה, ולהמשיך לאורך כל הניסוי, כעבודה חדשהמיון לצוץ.
2. טכניקת הדבקה
   1. מניחים את כל העובדים במכלים נפרדים בתיוג ראשוני. עובדים להתקרר במשך כ 1 שעה במקרר (7 מעלות צלזיוס בערך) כדי להאט אותם.
      הערה: הרגעות עובדים מראש של תיוג מסייעת להפוך את המושבות אגרסיביות יותר לניהול. זו מקטינה את הסיכוי של עקיצות.
   2. שימוש במנגנון התיוג והדבק לא רעיל (המסופק על ידי ספק התג), לצרף את תג ה- RFID לחזו של העובד. תגי RFID דבק לעובדים כפי שהם עולים, בזמן שהם עדיין בשלב חסר ניסיון (לפני שהם מסוגלים לטוס).
   3. חכה לפחות 10 דקות לפני ששם את העובד בחזרה במושבה כדי להבטיח את תג ה- RFID לא ניתן להסיר על ידי העובד.
3. השלך עובדים שלא מתויגים בשלב חסר הניסיון שלהם, או עובדים שאיבדו את תגי RFID (כפי שניתן לראות על ידי שאריות דבקים או קרחת בבית החזה).
   הערה: ייתכן שיש לי דבורים אלה ניסיון שהיה לי outsidדואר המושבה.
4. תוכנה קורא RFID
   1. השתמש במחשב אישי (PC) כדי להגדיר את תוכנת RFID קורא. שינוי תבנית התאריך של מערכת ההפעלה לhh yyyy-mm-dd: mm: ss כדי להבטיח את נתוני RFID הורדה מקודדים בצורה נכונה. התאם את התכנית מצורפת לקוראי RFID השימוש בשפת C ++ תכנות כדי לאפשר יצוא נתונים על קורא RFID כערכים מופרדים בפסיקים (CSV).
   2. חברו את קורא ה- RFID למחשב באמצעות RS-232 למחבר USB. להוריד את הנתונים לקורא RFID מעת לעת, לפני הקורא מגיע קיבולת אחסון (עד 32,000 רשומות). משתמש בקוראי RFID כדי להקליט תאריך, שעה ומחרוזת ייחודית שלוש עשרה אופי הקשורים לכל תג. לייבא את קובץ CSV שהורד למערכת ניהול מסדי נתונים יחסי (RDBMS).

4. פרחים מלאכותיים הכנה לקוראי RFID

1. לרכוש חימר לאפות כחול וצהוב מחנות מלאכה מקומית.
2. צור blגליל ue בקוטר של 1.5 סנטימטר, וחותך 1.5 סנטימטרים X 3 סנטימטרים חור בצד.
   הערה: החור בצד של הגליל תשמש ככלי הקיבול לקורא RFID.
3. צור חרוט כחול בקוטר של 8 סנטימטר בצד אחד, ושל 1.5 סנטימטר בצד השני.
4. מיזוג הגליל והחרוט.
5. צור גדיל של חומר צהוב 20 סנטימטר ורוחבו 0.5 סנטימטר.
6. חותך את הגדיל הצהוב לגודל, ולעבוד בחרוט הכחול והגליל.
   הערה: צורות רדיאלי ידרשו קווים ישרים באורך 5 סנטימטר, וצורות קונצנטריות ידרשו קווים מעגליים ארוכים 4-8 סנטימטר.
7. לאפות חימר ב 130 ° F עד מוקשה באופן מלא.

5. הכנה לתצפית על ידי הקלטת וידאו Motion רגישה

1. התחל הדבקת תגי מספר צבעוני מפלסטיק לבית החזה של הדבורים פועל בהקדם המושבה מגיעה, ולהמשיך לאורך כל הניסוי, כעובדים חדשים לצוץ.
2. הסר את כל העובדים בtaggi הראשוניng פגישה כדי להבטיח שלכל אדם מקבל תג מספר. עובדי מקום בחזרה במושבה מייד לאחר התיוג.
   הערה: שלא כמו תגי RFID, תגי מספר קשים יותר לעובדים כדי להסיר.
3. כעובדים חדשים לצוץ, לתייג אותם בזמן שהם עדיין חסרי ניסיון. תיוג תדירות משתנה בהתאם למצב של מחזור מושבה, אך ממוצעים על 7-10 עובדים כל 2-3 ימים. השלך עובדים שלא מתויגים בשלב חסר הניסיון שלהם, כי הם לא יכולים עוד להיות פרח-נאיבי.
4. מערכת לתיוג יותר עובדים מאשר מספרי תג זמינים
   הערה: אם הניסוי נמשך לתקופה של חודשים ומושבות שונות מעורבות, יש סיכוי טוב שמספרי תג זמינים נגמרים. יש כ -7 צבעים להבחין תג, כל ממוספרים 1-99 המאפשרים עד 693 עובדים מתויגים במקביל. ניסוי פועל במשך 3 חודשים באמצעות 3-4 מושבות יהיו גם מעל 693 עובדים בסך הכל, אבל אף פעם לא במקביל בחיים.
   1. ודא שתגי מספרים ממוקמים באופן שיטתי (לדוגמא, צד העליון של מספר התג תמיד מיושר עם הראש של הדבורה), במיוחד למספרים הבאים: 6, 9, 66, 69, 99.
   2. הסר עובדים מתים, ושומר את מספר התג שלהם בשם "שחרר את". לשמור על מסד נתונים של מספרי תג וצבעים כי הם "זמינים" או "בשימוש" על מנת להבטיח כי תג ייחודי אינו משמש בדבורים מרובים באותו הזמן.
      הערה: שילובי תג נוסף עשויים להיות מיוצרים על ידי הוספת צבעי צבעים קיימים כבר. לדוגמא, הוספת נקודה צהובה לתג כחול עם עט לנוכל יכולה ליצור שילובים חדשים.
5. וידאו עיבוד נתונים
   1. הנח מצלמות וידאו שני פרוטוקול אינטרנט (IP) (תמונה ברזולוציה mp 1 מינימום) מול כל תצוגת פרחים, מחוץ לסביבת הבדיקות (ראה איור 3).
      
      איור 3. בדיקת איכות הסביבה. תצלום של סביבת הבדיקות מראה שני מצלמות וידאו קדמיות בחזית, מצלמת וידאו התקרה בין גופי התאורה, והגירויים עומד עם גירויי מדגם באמצע החדר.
      הערה: מחיצת זכוכית בין מצלמות וידאו IP והפרחים המלאכותיים מבטיחה כי הפרחים המלאכותיים נראים בבירור. מצלמות וידאו IP יכול להיות עד 5 מ 'מהגירויים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
   2. החלף את מניית עדשות עם עדשות וארי-מוקד 1.8 מ"מ. עדשות אלו מאפשרות זום מספיק ולהתמקד בפרחים המלאכותיים.
   3. הנח מצלמת IP נוספת ישירות מעל הפרח המלאכותי, תוך התמקדות במ '1-2 שטח מול הפרחים המלאכותיים. מצלמת וידאו זה לוכד התנהגויות מרחפות וantennation.
   4. חבר את מצלמות וידאו IP למחשב באמצעות בקר רשת משנית ממשק (NIC), ורכזת Ethernet.
   5. להגדיר את הפרוטוקול של מחשב מארח הדינמי של תצורה (DHCP) כדי להפיץ באופן דינמי כתובות IP למצלמות וידאו IP.
   6. קבע את תצורת שרת פרוטוקול העברת קבצים (FTP) במחשב.
   7. להגדיר את תהליך לקוח FTP להפקיד באופן אוטומטי קטעי וידאו במחשב.
   8. הגדר את מצלמת וידאו IP להקלטת וידאו קליפ 10 שניות כל תנועת זמן הוא זוהה.
6. ניתוח סרטון וידאו
   1. פתח סרטון וידאו, ולהציג את תוכן מסגרת לפי מסגרת באמצעות וידאו צופה של בחירה.
   2. להקליט של דבורת תג פלסטיק מספר, תאריך ושעה של הקלטה בגיליון אלקטרוני או RDBMS. כאן, מגדיר את נחיתה כמו הרגליים של דבורה לבוא במגע עם הפרחים המלאכותיים.
      הערה: בטל בחירות שמושפעות מבחינה חברתית (נחיתה בזמן שדבורה אחרת קיימת בגירוי).

דואר "> 6. פרחים מלאכותיים הכנה לתצפית וידאו

1. עיצוב מאפיינים חזותיים באמצעות תוכנה לעריכת גרפיקה.
   הערה: ודא שהדפוס המודפס ניתן לחתוך ומקופל לתוך חרוט. השתמש בחישובים גיאומטריים כדי לייצר את הצורה הגזורה כי תוצאות בקונוס בקוטר 8 סנטימטר.
2. הדפסה, לחתוך, ולקפל את הרכוש החזותי לקונוס.
3. קליפים מצורפים דבק לגירוי (ראה איור 2).

7. ניתוח סטטיסטי

1. בשני הניסויים, לחשב שיעור בחירה לכל דבורה (לדוגמא, דבורה מסוימת עשתה את הבחירות של x של פרח אחד מתוך סך כולל של y).
2. ניתוח פרופורציות אלה עם אלוהים משוכפל של מבחן Fit ^7.
   הערה: G-מבחן משוכפל מחשב ערך ההטרוגניות (ז _ח) שמציין את הכמות של השתנות של משכפל (כלומר, כל דבורה), וערך במאגר (G _p) המציין את המשמעות הכוללת שלכל פרופורציות הבחירה. ערכי G הם בהשוואה לχ ² ערכים בבדיקות של משמעות.

8. גירויים הצגת רצף

1. צרף פרחים מלאכותיים לדוכני פרחים בתוך שטח הבדיקה. לשנות את השילוב ומיקום של גירויים המוצגים במרווחי זמן קבועים (לדוגמא, ביום) כדי למנוע תופעות מיקום.

סיום 9. מחקר

1. הנח את המושבות במקפיא העמוק ב -10 מעלות צלזיוס למשך 3 ימים כדי להרוג את הדבורים.

תוצאות

ניסוי 1: RFID נתונים

כל 375 העובדים במושבה תויגו RFID, ו318 של עובדים אלו (85%) נכנס לטיסת כלוב בשלב מסוים במהלך המחקר. בסך הכל 197 (62% מדבורים שעזבו את המושבה) ביקר לפחות אחת מארבעת גירויי פרחים מלאכותיים.

הגדרה של בחירה

בחירה הוגדרה כעובדת שנכנסה לפרח המלאכותי (ראה איור 1). אנחנו כותרת התנהגות זו בשם "חקר פרחוני." הגדרה זו של בחירה היא מחמירה יותר מאלה המשמשים בספרות, אשר, בהתאם למחקר, להשתמש בחלק שילוב של הריחוף, antennation או נחיתה. חיפושים פרחוניים הוא הגדרה מחמירה של בחירה מכיוון שהיא דורשת כי דבורים להשתתף לא רק לגירוי על-ידי ריחוף, antennating, ונחיתה עליו, אלא גם על ידי לחקור אותו.

ניהול נתונים

יש לי> טכניקות RFID היכולת לאסוף כמות עצומה של נתונים ביחס לשיטות אחרות. ניסוי זה הופק 310,221 רשומות. תכנית מסד נתונים כמו MySQL היא כלי הכרחי כדי לאחסן כמות זו של נתונים ושאילתות SQL הן חשובות באותה מידה בשימוש כדי להקניט את התשובות לשאלות המחקר. לדוגמא, נושא אחד הוא ההגדרה של בחירה. קוראי RFID היו מוגדרים להקליט את נוכחותו של תג כל msec 1, אשר, במקרה של דבורים שנשארו בתוך הפרחים המלאכותיים לדקות או אפילו שעות, יכול לתרגם כמה אלף הקלטות. ההגדרה של בחירה שלנו הייתה ביקור שנמשך אלפית שני לפחות 1, אבל ביקור חדש לא ייחשב עד שהחוט הנוכחי של הקלטות נשבר על ידי לפחות הפסקת 1 דקות.

סיכום של ניסוי

טוב ארבעה משוכפל-של בדיקות התאמה בוצע בכל הבחירות מ" המפגש הנאיבי "של דבורים כדי להשוות p בחירהroportions לשווי תיאורטי של סיכוי ^7. המפגש הנאיבי של דבורה מתייחס למצב הבדיקה הראשון שבה הדבורה "השתתף". G-הבדיקות מגלות העדפה למיקום מרכזי (ראה טבלה 1) וסוג התבנית מעגלית. איור 4 מראה כי העדפת דפוס מבוטל כאשר הדפוס קונצנטריים ממוקם באופן מרכזי והתבנית המעגלית ממוקמת שולית. עם זאת, אם מיקום מוחזק קבוע כמו באיור 4 א וד, העדפת תבנית היא בכיוון דפוס רדיאלי. איור 4 מראה שהפרופורציות היחסית של בחירות הראשונות לכל תבנית לכל צירוף היו דומות לממדים שמוצגים לכל האפשרויות.

תוצאות ניסויי RFID 4. איור. תדרי בחירה בtהוא ארבעה שילובי פרחים שונים בניסוי 1. גרף עמודות חום הכהה להציג את כל האפשרויות מההפעלה הנאיבית של הדבורה (ציר y בצד שמאל), והברים בצבע חום בהירים מצביעים על הבחירה הראשונה של כל עובד (ציר y בצד ימני ). ל, אבל עם כוח "כל האפשרויות" דפוסים דומים תכנית "בחירה הראשונה" גדול יותר סטטיסטי. התרשימים בר להראות שהמיקום של דפוסים חשוב יותר מאשר הסוג של דפוס. דפוס הממוקם במרכז הועדף גם אם סוג הדפוס מוצג דפוס קונצנטריים אחר פחות עדיף. כוכבית מצביעה שיעור בחירה, שהיא שונה באופן משמעותי מסיכוי. שים לב. * P <.05, ** p <.01, *** p <.001. נתון זה שונה מet al אורבן. ^11.

תנאים	Pooled			ההטרוגניות
	GP	DF	p	Gh	DF	p
מרכז-רדיאלי לעומת המרכז-קונצנטריים	3.96	1	0.047	197.55	41	0.000
היקפי-רדיאלי לעומת המרכז-קונצנטריים	33.77	1	0.000	210.81	42	0.000
מרכז-רדיאלי לעומת היקפי-קונצנטריים	508.31	1	0.000	345.78	30	0.000
היקפי-רדיאלי לעומת היקפי-קונצנטריים	7.42	1	0.000	84.06	24	0.000

טבלת 1. היסקית סטטיסטיקה של RFID נתונים. ניסוי 1. טבלה זו שונה מאורבן et al. (2013) ^11. _p G מתייחס לסטייה משמעותית של חלק קבוצה מסיכוי, _וh G מתייחס לבדיקות להבדלים אישיים ( כלומר, הטרוגניות). עיין בכתב היד לקבלת פרטים מלאים על המבחנים הסטטיסטיים.

ניסוי 2: וידאו נתונים

בסך הכל 264 בחירות נרשמו על פני ארבעה תנאים על פני שלושה מפגשי בדיקה. טבלה 2 מראה את מספר העובדים והבחירות תרמו מכל מושבה.

הגדרה של בחירה

נתוני וידאו מאפשר ההקלטה של ​​שלושה סוגים של התנהגות בחירה: ריחוף, antennation ונחיתה. בעוד ניתן לראות את כל שלושת הסוגים של התנהגויות, מרחף וantennation הוא difficuLT לקשר עם מספר תג בשל תנועות מהירות שמצלמות וידאו עם רזולוציה נמוכה, או במהירות נמוכה לא יכול להקליט. זה חיוני כדי להשתמש במצלמת וידאו בהבחנה גבוהה (אם כי זה לא היה זמין לנו, באופן אידיאלי מצלמת וידאו שיעור גבוהה מסגרת צריכה להשתמש כדי למזער את הטשטוש) כדי להבטיח מספרי תג שיופיעו רק במספר קטן של מסגרות ניתן לקרוא . שיטה זו הייתה בשימוש גם כדי להשוות את דפוסי בחירה בטכניקת RFID, אשר מזהה חקר פרחוני.

שיקולי רגישות Motion

אחת הסוגיות המרכזיות בייצור ניסוי מוצלח הוא התצורה של מצלמות וידאו התנועה רגישה. מצלמת וידאו כי הוא רגיש מדי ירשום יותר מדי נתונים שאינם מעשי ויכולים להיות מאוד יקר לעבד. לדוגמא, בתחילה מצלמת הווידאו שלנו היה מופעלת על ידי תנודות רגילות בבניין (למשל, אנשים שעברו במסדרון, המזגן, וכו '), אשר הביא ל1R11; 2 נקודות של מידע תקפים לכל 150-200 קטעי וידאו שהוקלטו. מצד השני, שגיאה חמורה עוד יותר היא תצורת רגישות נמוכה, שיכול לפספס את נתוני מפתח. זה חיוני כדי להגדיר את כל מצלמות וידאו באותו אופן, אחרת, טעויות דגימה יכולות להטות את התוצאות.

סיכום של ניסוי

ארבעה טוב משוכפל של בדיקות התאמה נמצא שלושה ממדי קבוצה שחרגו באופן משמעותי מסיכוי, ושיעור כולל לא משמעותי אחת (ראה טבלה 3 ואיור 5). (1) התבנית חשובה: העדפה משמעותית למרכז-רדיאלי על הדפוס המרכזי-קונצנטריים נמצאה (ראה טבלה 3). (2) קבוצה של התבנית מעגלית פחות חשוב: ההצגה של שילוב רדיאלי המרכזי-רדיאלי והיקפי לא הראתה הבדל משמעותי מסיכוי. (3) המרכזי-רדיאלי והציוד נלווה-קונצנטריים הביאו העדפה חזקה לכיווןזה הדפוס המרכזי-רדיאלי. שילוב המרכזי-קונצנטריים והיקפי-רדיאלי שהושרו העדפה משמעותית לכיוון הדפוס ההיקפי-רדיאלי. תבנית שווא מיקום. הבדלים אישיים היו לא משמעותיים בכל ארבעת שילובים (ראה טבלה 3).

. 5. תוצאות איור תנועה רגישה וידאו תדרי בחירה בארבעת שילובי פרחים שונים בניסוי 2. התוצאות מראות את החשיבות של סוג דפוס על מיצוב דפוס: דפוסי רדיאלי הועדפו גם אם הדפוסים הוצבו שולי. ערכים מצביעים על מספר האפשרויות של הדפוס מוצג. כוכבית מצביעה שיעור בחירה, שהיא שונה באופן משמעותי מסיכוי. שים לב. ** P <0.01, *** p <0.001. נתון זה שונה ^מ11 אורבן.

תנאים מושב 1 מושב 2 מפגש 3 מושבה 1 מושבה 2 מושבה 3 מושבה 4 מושבה 5 מס 'עובדים 45 7 2 8 23 מס 'של אפשרויות 151 25 2 20 65

טבלה 2. תיאורית סטטיסטיקה של וידאו Data Motion-רגיש. סה"כ בחירות נרשמו בפרחים המלאכותיים בניסוי 2 לכל מושבה, ומספרם של העובדים לקבל החלטות אלה. טבלה זו שונה מet al אורבן. ^11. עיין בכתב הידלקבלת פרטים מלאים.

תנאים	אקווה			ההטרוגניות
	GP	DF	p	Gh	DF	p
מרכז-רדיאלי לעומת המרכז-קונצנטריים	17.98	1	0.000	40.72	29	0.073
מרכז-רדיאלי לעומת היקפי רדיאלי	1.85	1	0.173	53.63	39	0.060
היקפי רדיאלי לעומת מרכזי קונצנטריים	6.57	1	0.010	26.31	27	0.500
מרכז רדיאליים לעומת היקפי קונצנטריים	18.18	1	0.000	41.92	37	0.256

וידאו נתונים טבלה 3. סטטיסטיקה היסקית תנועה רגיש. ניסוי 2. טבלה זו שונה מet al אורבן. ^11. _P G מתייחס לסטייה משמעותית של חלק קבוצה מסיכוי, _וh G מתייחס לבדיקות להבדלים אישיים ( כלומר, הטרוגניות). עיין בכתב היד לקבלת פרטים מלאים על המבחנים הסטטיסטיים.

Discussion

טכנולוגית RFID מאפשרת למאה לומדים עובדים בודדים בקלות ודיוק גבוה, אבל המאפיינים של ההתנהגות שנרשמה שונים מתצפיות על ידי בני אדם והקלטות וידאו. התנהגות הבחירה הוקלטה על ידי ה- RFID יכולה להיות מתוארת כחקר פרחוני. זה קריטריון מאוד מחמיר של העדפה בהשוואה לקריטריונים המשמשים במחקרים אחרים, כגון גישה ^8, כניסה למבוך זרוע ^9,10, תגובת מחושים ^8, או נחיתה על דפוס ^11,12. על מנת להשוות את תוקפן של הגדרות התנהגות בחירה, וכדי לאמת את שיטת ה- RFID החדשה להתנהגות unrewarded, הקלטות וידאו של נחיתה נצפו בניסוי 2. כל אמצעי הבחירה אינם שווים: קריטריון RFID כפי שנמדדו על ידי כניסה פרחונית, הצביע על כך ש הרכוש החזותי של מיקום תבנית הוא חשוב יותר לבחירת דבורה, ואילו נתוני וידאו הצביעו על כך שהרכוש החזותי מסוג התבנית הוא חשוב יותר לבחירת דבורה.

אחד האתגרים הכלליים בלימוד שלא נלמדה התנהגות בחירה הוא שזה קשה מאוד למשוך פרח נאיבי, דבורים לא מאומנים לפרחים מלאכותיים שאינו מציעים שום אבקה או צוף. ואכן, רבים מהניסויים הקודמים נקטו אימון דבורים בסביבת הבדיקות בגירויים שהם חשבו להיות רלוונטיים להתנהגות בחירה בגירויי בדיקות. RFID והקלטות וידאו תנועה רגישה להתגבר על מכשול זה על ידי מתן אפשרות הקלטה רציפה, 24 שעות ביום, ללא הפיקוח המתמיד של החוקר, ועל ידי הגדלת גודל המדגם 15-20 דבורים לכמה מאה דבורים. בעוד בחירות unrewarded על ידי דבורים לא מאומנים יישארו נדירה, פרמטרים עיצוב ניסיוני החדשים אלה הופכים את התצפית אפשרית.

שיפורים נוספים המוצעים על ידי שתי הטכניקות הללו כוללים חיסול של הטיה מדגם, שיפור התוקף חיצוני, ומעקב אחר הבדלים אישיים. Samplהטיה דואר עשויה להיות הציגה כאשר לומדים רק כתריסר דבורים במושבה. ישנם הבדלים משמעותיים במוזרויות התנהגותיות פני עובדים בודדים אפילו בתוך אותה המושבה שסביר שלא נענו משום שרק עובדים אלה הם נצפו שיקרו "לשתף פעולה" עם החוקר בזמן נתון. לומד 15-20 דבורים במושבה של 300 או יותר דבורים, מייצג קטן כמו 5% מהמושבה הכוללת, שבו ההטיה מקרה של דגימה עשויה להיות משמעותית. תיוג והתבוננות בהתנהגות של כל העובדים מבטלת את הבעיה לחלוטין. מספר אפשרויות גירויים בו זמנית גם ניתן להשפיע. הצענו אפשרויות בינארי בניסוי שלנו מסיבות טכניות, אבל בחירה יחידה או כמה עיצובי בחירה הן גם אפשרית.

במונחים של תוקף חיצוני, לומדים דבורים בסביבת מעבדה באופן מסורתי מלאכותי במידה רבה, שפגע ביכולת ההכללה של תוצאות. לדוגמא, חוקרי יחסי הציבור היו צריכים להיותesent לאיסוף נתונים, דבורים נאלצו לחפש מזון בסביבת בדיקות אחת לאחת, ובדיקה הייתה מוגבלת לחלון זמן קטן. הטכניקות החדשות שתוארו במאמר זה להסיר את המגבלות מלאכותיות הללו על ידי ביצוע התצפית ללא השגחה וללא מגבלות. לבסוף, הבדלים אישיים בהתנהגות יכולים להיות מתועדים כי אנחנו יכולים לבדוק אם אלה חזרו על עצמם החלטות על ידי דבורה בודדת או על ידי מספר דבורים.

תנועה רגישה, יש לי מצלמות וידאו ברזולוציה גבוהה במרחב היתרון על פני טכניקות RFID במונחים של הגמישות של עיצובי גירויים: הופעתו של גירוי חזותי יכולה להיות כמעט בכל צורה ואופן כל עוד זיהוי של הנושא יכול להיות שנתפס על לפחות כמה מסגרות. עיבוד וידאו הוא קצת יותר זמן רב יותר מאשר העיבוד של נתוני RFID בגלל ההזדהות צריכה להיקרא על ידי החוקר, אשר דורש בדיקה ידנית של כל סרטון וידאו. אם עיצוב הגירוי החזותי יכול לענות על האילוצים של RFID קורא (כלומר, תגי RFID על הדבורה חייבים להגיע ללפחות 3-4 מ"מ של קורא RFID), ולאחר מכן טכנולוגיית RFID יש יתרון על פני איסוף נתונים בקנה מידה גדולה אוטומטי. מחקר איכותני עלול ימשיך להיות מועדף על ידי ניתוח וידאו. כפי שניתן לראות בניסוי זה, קוראי RFID יכולים לצבור ערכות נתונים גדולות מאוד שאינו דורשת קידוד ידני. יתרונות מעט שונים הקשורים לכל טכניקה מציעים כי בעתיד הם יכולים לשמש באופן משלים.

עתידם של שני הטכנולוגיות יכול להיות טמון בכימות המדויק של התנהגויות נדירות המתרחשות. לדוגמא, אפשרות סבירה אחת ליישומים עתידיים היא להעסיק את הטכניקות הללו בחממות ובסביבות יותר נטורליסטי אחרים. השילוב של נטורליזם ושליטה ניסיונית יאפשר התמודדות עם שאלות שלא היו אפשריים לענות לפני. באופן כללי, טכניקות אלה מציעים שתי דרכים חדשות להתבוננות בהתנהגות במחמירהצורה יעילה nd. RFID ווידאו תנועה רגישה הם צעד משמעותי קדימה לא רק עבור חוקרים לומדים מאביקים או חרקים, אך טכניקות אלו יכולות גם לפנות למדעני התנהגות אחרים.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Miniaturized mic3 tags	Microsensys	mic3 TAG 64 bit RO	RFID tags to glue to bee
RFID reader 2k6 head	Microsensys	2k6	RFID readers built into artificial flowers
IP camcorders	Vivotek	IP8161	Motion-sensitive video recorders
Opalith Plattchen number tags and non-toxic glue	Beeworks.com	n/a	Number tags to glue to bees
Bumblebee Colony for Research	Koppert Canada
Artificial flowers	N/A		Developed by campus biology shop
Artificial flower stand	N/A		Developed by campus biology shop
Flight room	N/A		Developed by campus biology shop
Laptop with Windows	Generic hardware / Microsoft software		Used to download RFID data
RS 232 to USB converter	Generic		Connect RFID reader to computer
Desktop	IBM		Used to transmit video data
Second NIC	Generic	10/100M NIC PCI	Used to transmit video data
Network hub	Generic	4-port	Used to transmit video data
High precision tweezer	SPI		Used to glue number and RFID tags to bees
Sugar	Generic		Used to mix with water to create sugar-water
Pollen	Any local apiarist		Fed to bumblebees
Marking cage with plunger	Beeworks.com		Aids tagging process
Honey	Generic		Used to mix with water ot create pollen paste
Bake clay	Sculpey		Stimulus for RFID
Clay shaping tools	Generic		Stimulus for RFID
White paper	Generic		Stimulus for Video
Laser printer	Generic		Stimulus for Video
Wood	Generic		Stimulus for Video -- attachment clip