说到监测农作物的健康状况，飞机在高空拍摄的空中图像只能告诉你这么多。 这正是一种新型光谱传感器的用武之地，因为它直接安装在单株植物的叶片背面。

该装置由日本东北大学的 Ko-ichiro Miyamoto、Kaori Kohzuma 及其同事开发，旨在用于每块田地不同区域的一些"哨兵植物"。 它由两部分组成。传感器头本身贴在叶子的背面，不会遮挡植物的阳光照射。 这个头用电缆连接到旁边的控制装置上，控制装置包括一个锂电池、Arduino 微处理器、天线和其他电子设备。

传感器头上的两个 LED 灯每隔一段时间就会短暂地照亮叶子的底部。 位于这两个 LED 之间的光电二极管会分析反射回来的光的光谱。 二极管还能在 LED 关闭的情况下读取数据，以测量从上方穿过叶片的阳光。

将第二个测量值减去第一个测量值，就能确定叶片吸收的 LED 光的光谱。 这个读数反过来又用来确定叶子目前的颜色，这是植物健康（和季节）的指标。

传感器通过蜂窝网络访问云服务器，对传感器数据进行处理并提供给用户。

该系统的算法是在从 30 种植物中收集的约 90 片不同颜色的叶子上训练出来的

在这项技术的测试中，一些传感器单元被安装在生长在东京大学实验花园的金桦树的叶子上。 在两周的时间里，当树叶的颜色从绿色自然变为黄色或棕色时，传感器每两小时自动读取一次数据。

随后对传感器读数进行分析，发现它们与人们使用手持光谱仪在同一时期获得的读数非常接近。 然而，在大规模的农业环境中，用后一种方式手动获取读数要比使用传感器耗费更多的时间和人力。

每个原型装置的制造成本为"几十美元"，但如果在工厂进行商业化生产，这一数字可能会大幅下降。

Kohzuma 说："这种价格低廉的传感器是通过叶片颜色和光反射数据准确监测植物健康和压力的理想工具。它的低成本使得在不同地点放置多个传感器成为可能，从而创建一个网络，在许多地点同时进行监测。"

有关这项研究的论文最近发表在Sensing and Bio-Sensing Research杂志上。 来自麻省理工学院、北卡罗来纳州立大学和爱荷华州立大学的科学家们也正在研究自己的植物佩戴压力检测传感器。