形态学是研究生物体形式和结构的科学，包括其物理特征如形状、大小和部分排列。形态学在分类学中至关重要，科学家们利用形态学来识别和研究物种，并探索进化过程。
“即使对于大型动植物，物种识别也是一项挑战，”犹他州立大学生态学家诺拉·萨尔曼说。“试图通过视觉识别不同种类的小型生物，如蚊子，极其困难，因为这些物种非常相似，它们的身体部位也非常微小。即使使用放大镜并经过培训，准确识别特定物种的努力往往也是不成功的。”
然而，准确的识别对于确定疾病媒介及其传播控制至关重要。
为此，萨尔曼（生物学系助理教授兼USU生态中心成员）获得了美国蚊虫协会研究基金提供的54,000美元资助，用于开发基于计算机视觉的人工智能技术，以实现高效、低成本且准确地识别西尼罗河病毒的库蚊载体。
虽然犹他州在美国各州中并不是蚊子最多的州，但各种蚊子物种仍在这里安家。其中一种烦人的飞虫是北方家蚊（Culex pipiens），它可以传播西尼罗河病毒和圣路易斯脑炎给人类，以及鸟类疟疾和犬心丝虫病给狗。
近年来，在北犹他州新出现了一种南方家蚊（Culex quinquefasciatus），也被称为“Quinx”，它与北方家蚊非常相似，是许多相同疾病的媒介，并且在传播西尼罗河病毒方面更为有效。Quinx于20世纪50年代首次在南犹他州被发现，但近年来已蔓延至盐湖城地区。
“南方家蚊是更有效的西尼罗河病毒媒介，因为它们更可能叮咬哺乳动物并将病毒从鸟类传播到哺乳动物，”萨尔曼说。“它们还是一个公共卫生问题，因为它们更容易对常用杀虫剂产生抗药性。”
此外，Quinx与北方家蚊杂交，产生杂交种群。
“我们需要更好的识别工具来监测这些昆虫的种群，以及由杂交产生的杂交种群，”萨尔曼说。
她长期与盐湖城市蚊虫防治区和犹他州卫生与公众服务部合作，研究和监测该州的蚊虫种群。借助这些机构收集和提供的蚊虫样本，萨尔曼及其团队正在完善通过形态学技术和DNA测试进行物种识别的方法。他们将这些方法与行业合作伙伴Vectech, Inc.提供的机器学习工具相结合，开发出一种基于人工智能的识别方法，以提高效率、准确性和成本效益。
追踪蚊子和疾病暴发具有挑战性，因为蚊子种群在整个季节内波动，并且它们迅速适应不断变化的环境。随着犹他州的城市化程度越来越高，蚊子涌向人类活动创造的适宜栖息地，如雨水收集池。蚊子需要两样东西才能生存：来自脊椎动物宿主的血液和水。尽管人们尽量避免这些昆虫，但人类的血液、宠物（如狗、猫和鸡）以及其他被人类栖息地吸引的野生动物（如松鼠、老鼠、鸟类）以及人类的用水习惯都是无法抗拒的吸引力。
萨尔曼说，雌蚊需要从人类、动物或鸟类身上吸取血液，以提供产卵所需的能量。即使在干旱地区，雨水收集池和排水沟等基础设施也会为蚊子幼虫创造理想的繁殖环境。
“我们认为犹他州是一个干旱的州，并假设炎热的夏季会蒸发积水，但实际上一些基础设施创造了静止的小水池——小到你不会认为它们是个问题——这恰恰适合蚊子。”她说。
城市管理者使用杀幼虫剂，包括Bacillus spaericus，以在蚊子幼虫寻找血液宿主之前迅速消灭它们，但谨慎使用至关重要。
“这些杀幼虫剂在管理剂量下通常对人类、牲畜、宠物和非目标昆虫是安全的，但蚊子幼虫会对其产生抗药性。能够监测这种抗药性的水平、发生抗药性的物种以及发生的地点是一个管理挑战。准确且快速地识别物种将有助于应对这一挑战。”萨尔曼说。
犹他州在2024年报告了14例人类西尼罗河病毒感染病例，其中一例导致死亡，这个数字看似不大。
“犹他州卫生与公众服务部报告称，该州每年平均有25例人类感染病例，但我们不应忽视2008年夏季高传播事件中记录的158例病例激增。”萨尔曼说。“即使在病例较少的年份，西尼罗河病毒也是一种严重的神经侵袭性疾病，可进展为危险且持久的并发症，包括脑膜炎、脑炎和急性弛缓性麻痹。”
她和她的团队专注于以最安全、最具成本效益和环保的方式预防媒介传播疾病。
“要做到这一点，我们需要尽快知道我们面对的是哪些物种以及它们携带的病原体。人工智能的力量将帮助我们实现这一目标。”萨尔曼说。
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