VUOI METTERTI IN GIOCO IN UN CONTESTO DINAMICO?

InnovazioneSostenibilità

Combattere la deforestazione: droni e intelligenza artificiale al servizio dell’ambiente

Deforestazione: dati e soluzione al problema

Il 2020 è stato teatro di numerosi incendi in tutto il mondo, dai 45 milioni di acri bruciati durante la stagione degli incendi australiana alla quantità record di anidride carbonica rilasciata in Siberia. Questo ha portato a significativi decrementi delle aree verdi in tutto il mondo. Tuttavia, le attività umane sono tra le principali cause della deforestazione globale: secondo l’Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura (FAO), l’espansione agricola ha causato quasi l’80% della deforestazione globale, con la costruzione di infrastrutture come strade o dighe, insieme alle attività minerarie e all’urbanizzazione, che costituiscono le restanti cause di deforestazione. Nel bacino amazzonico, la distruzione delle foreste è guidata principalmente da attività illegali come incendi boschivi indotti (solitamente effettuati per liberare terreni per l’agricoltura, l’allevamento e la speculazione fondiaria), l’estrazione e il disboscamento illegali. 

Ciò provoca non solo impatti ambientali massicci su scala planetaria, ma anche enormi costi economici. La perdita di entrate stimata dal solo disboscamento illegale costa ai paesi produttori di legname tra i 10 ei 15 miliardi di dollari all’anno. Si stima che il legno rubato abbassi i prezzi mondiali del legname fino al 16% ogni anno. Nonostante questi impatti, è difficile trovare strategie efficaci per frenare la deforestazione illegale. 

Eppure, le foreste sono ecosistemi essenziali ed unici nel nostro pianeta: sono serbatoi di carbonio, nel senso che immagazzinano anidride carbonica al di fuori dell’atmosfera, e la loro distruzione sta contribuendo al cambiamento climatico. Parte del problema è la mancanza di un monitoraggio forestale adeguato, complicato dalle difficoltà nell’ottenere dati satellitari accurati e coerenti sulla deforestazione.

Per combattere questo fenomeno e proteggere l’ambiente, i governi, le associazioni, gli scienziati e le comunità locali puntano sempre di più sui progressi tecnologici. Più specificamente, l’intelligenza artificiale e i droni hanno trovato la loro applicazione nelle battaglie ambientali. 

L’Intelligenza artificiale per arginare la deforestazione 

Il disboscamento illegale è difficile da identificare in tempo, soprattutto nelle grandi aree protette. Nonostante il significativo rumore prodotto dalle motoseghe e dai veicoli che si fanno strada nella vegetazione, il suono è coperto dai rumori della foresta e spesso passa inosservato. Tuttavia, l’intelligenza artificiale può identificare questi suoni su una traccia audio. Rainforest Connection, fondata dall’ingegnere americano Topher White, fornisce “orecchie” alla foresta pluviale grazie a vecchi telefoni cellulari riciclati. Installato sugli alberi, il dispositivo RFCx è costituito da un telefono cellulare dotato di microfoni che captano il rumore di fondo entro un raggio massimo di 1 km. Un sistema di pannelli solari, anch’esso realizzato con materiali riciclati, alimenta il dispositivo. 

Un altro sistema interessante è stato sviluppato da Outland Analytics, il quale ha implementato un dispositivo periferico utilizzando algoritmi di riconoscimento audio, istruiti grazie alle centinaia di ore di registrazioni sul campo e dati pubblici, per rilevare i primi segni premonitori di deforestazione. Un singolo dispositivo può monitorare fino a 100 acri di foresta. Una volta raccolti, i segnali acustici vengono esaminati in tempo reale grazie al TensorFlow, lo strumento di machine learning1 metodo di analisi dei dati che automatizza i sistemi computazionali per permettere alle macchine di identificare modelli autonomamente e prendere decisioni riducendo l’intervento umano al minimo open source sviluppato da Google. Quando viene riconosciuto il rumore di un motore, il dispositivo, che è connesso alla rete cellulare, trasmette un avviso a un server che invia un’e-mail e un SMS alle guardie forestali. Rispetto alle immagini satellitari, questa tecnica ha il vantaggio di fornire alle autorità informazioni praticamente istantanee su vaste distese di foresta, consentendo loro di ridurre i tempi di risposta. 

Una piattaforma lanciata di recente basata sull’intelligenza artificiale, OpenSurface” ha come obiettivo quello di aiutare i governi, le aziende e i ricercatori a segnalare, monitorare e stimare il mutamento dell’uso del suolo in modo dinamico ed produttivo. OpenSurface dichiara di essere in grado di monitorare,e persino prevedere, il progresso della deforestazione, valutare i livelli di biodiversità presenti e futuri e monitorare e progettare le condizioni delle colture e del suolo nel tempo aggregando in modo ingegnoso enormi quantità di dati sull’uso del suolo provenienti da diverse fonti. 

David Dao, a capo dell’iniziativa Clima + AI al DS3Lab di Zurigo, supporta la piattaforma dal lato della ricerca sull’intelligenza artificiale. Egli spiega che “ciò che rende OpenSurface intelligente è il modo in cui prevediamo la deforestazione” e che “miriamo a sfruttare l’apprendimento automatico più moderno possibile per prevedere le aree a rischio di deforestazione ricavandole da immagini satellitari grezze”. 2https://en.reset.org/blog/opensurface-pioneering-ai-tracks-land-use-and-deforestation-outer-space-03312020 OpenSurface calcola la deforestazione con un modello di previsione video che consente agli utenti di rilevare le imminenti minacce di deforestazione. La piattaforma potrebbe, in futuro, essere utilizzata per raccogliere in modo efficiente prove su come le foreste siano state protette e mantenute in una determinata Nazione. Questo consentirebbe di facilitare il calcolo degli incentivi previsti da REDD+, il programma delle Nazioni Unite sulla riduzione delle emissioni dovute alla deforestazione e al degrado forestale. REDD+ fornisce incentivi finanziari alle economie emergenti che hanno fermato la deforestazione per un certo periodo di tempo. Ad esempio, il Fondo verde per il clima ha effettuato un pagamento di 96,5 milioni di dollari al Brasile nel 2014 e 2015 per intensificare gli sforzi per fermare la deforestazione dell’Amazzonia. 

La loro “Application Programming Interface” (API) incorpora varie tecnologie, tra cui apprendimento automatico, registri sicuri, rilevamento remoto e “Internet of things”, combinandole per fornire servizi di gestione del territorio personalizzati e digitalizzati. L’intelligenza artificiale aiuta il sistema a classificare l’uso e la copertura del suolo e ad analizzare immagini spaziali rapidamente e con maggiore precisione rispetto alle tecniche attualmente in uso. Pur utilizzando immagini di droni di alta qualità, queste tecnologie sono persino in grado di misurare le diverse specie di alberi presenti nelle foreste e il loro potenziale di sequestro del carbonio. 

L’uso di droni per velocizzare la riforestazione

La deforestazione continua a superare in modo significativo i nostri migliori sforzi di conservazione. Il disboscamento illegale, l’eliminazione del suolo e la distruzione dell’habitat contribuiscono tutti alla perdita globale netta di circa 6,6 miliardi di alberi ogni anno. Ma, mentre la deforestazione è una questione complessa che presenta molte sfide, c’è un concetto che può essere facilmente compreso: poiché la piantumazione di alberi è un’attività costosa e richiede un importante livello di manodopera, il reimpianto con le tecniche attuali semplicemente non è in grado di tenere il passo con la velocità della perdita di habitat.

Diversi ambiziosi progetti di riforestazione sono attualmente in corso in tutto il mondo e diverse aziende hanno quindi sviluppato iniziative innovative con l’uso dei droni per seminare pacchetti di semi. Questa soluzione presenta vantaggi in fatto di rapidità ed efficienza economica rispetto ai metodi tradizionali. L’utilizzo del machine learning permette di valutare le condizioni del terreno, identificare siti di impianto idonei, monitorare la crescita delle piante, e via dicendo.

In particolare, sono gli Stati Uniti che quest’anno hanno registrato la loro stagione più devastante, con oltre 8 milioni di acri di terra bruciati in tutto il paese. La rigenerazione delle foreste che si trovavano su gran parte di quella terra normalmente richiederebbe anni, con il coinvolgimento diretto di centinaia di persone per ripiantare manualmente gli alberi coltivati ​​in vivai dedicati. La start-up DroneSeed ha proposto una soluzione molto più veloce ed efficace: come suggerisce il nome dell’azienda, utilizza flotte di droni (noti anche come “sciami”) per rimboschire le aree che sono state bruciate, lasciando cadere quelli che chiama “vasi di semi” nelle aree in cui hanno le migliori possibilità di ricrescere. Secondo il CEO di DroneSeed Grant Canary, i droni, che agiscono in gruppi di cinque e volano insieme su rotte pre-programmate, possono coprire fino a 50 acri al giorno e ciascuno trasporta fino a 26 kg di semi. “Siamo sei volte più veloci di un piantatore di alberi là fuori con una pala che fa circa due acri al giorno”, ha detto Canary. “E abbiamo ridotto le catene di approvvigionamento (per ottenere nuovi semi nel terreno) da tre anni a tre mesi”.3https://edition.cnn.com/2020/12/03/tech/droneseed-wildfire-california-oregon/index.html L’azienda sta già ripristinando le foreste colpite dall’incendio di August Complex in California e dall’Holiday Farm Fire dell’Oregon, e sta esaminando altre aree colpite da incendi lungo la costa occidentale dove la sua tecnologia potrebbe essere utilizzata. 

Un altro brillante esempio è la start-up BioCarbon Engineering, la quale ha cercato di sfruttare questa tecnologia per rivoluzionare il processo di semina, aiutare a ricostituire gli habitat e garantire un approvvigionamento sostenibile di materiali di origine forestale. Questa pratica è in linea con gli obiettivi dell’Unione Europa: passare dal modello lineare di produzione e consumo a quello circolare. L’azienda ha infatti ricevuto una sovvenzione dall’UE dedicata all’aumento del potenziale delle piccole imprese per l’eco-innovazione e l’approvvigionamento sostenibile di materie prime. Ciò ha contribuito a finanziare un progetto su larga scala per la semina automatizzata, da impiegare in diversi ecosistemi in tutta Europa. Il progetto di quattro mesi è stato completato alla fine di marzo 2016 e questo nuovo sistema di semina consiste in un veicolo aereo di mappatura senza pilota (UAV) e un software di apprendimento automatico. La tecnica è completamente automatizzata e promette di essere un mezzo di rimboschimento significativamente più economico e veloce. L’azienda stima che si possano piantare dieci semi per UAV al minuto e BioCarbon mira a piantare un miliardo di semi all’anno in tutta Europa. Oltre al costo e alla velocità, la nuova tecnica offre una serie di altri vantaggi. La tecnologia di mappatura viene utilizzata per valutare i tassi di assorbimento del terreno e la probabilità di uno sviluppo sano delle foreste. Dato che la piantumazione è effettuata da un veicolo aereo, ora è possibile raggiungere terreni normalmente inaccessibili da terra. I baccelli vengono sparati nel terreno dal drone molto velocemente permettendo la piantagione di un gran numero di alberi in un breve periodo di tempo. Ogni baccello può essere caricato con semi pre-germinati e un nutriente idrogel4Soluzioni di polimeri per creare un serbatoio da cui le piante potranno attingere acqua. Utile quando si è impossibilitati ad innaffiare il terreno periodicamente, dandogli tutti i minerali e l’umidità di cui ha bisogno per iniziare. La tecnologia rappresenta un significativo allontanamento dalle attuali tecniche di piantagione di alberi, che includono la semina a mano e la consegna di semi secchi per via aerea. La semina manuale è lenta e costosa, mentre la diffusione di semi secchi si traduce in bassi tassi di assorbimento. Offre anche un’opportunità per aiutare i paesi a rispettare i loro obblighi ambientali. Al Summit delle Nazioni Unite sul clima a Parigi, è stato preso l’impegno di ripristinare 350 milioni di ettari di terra degradata e deforestata entro il 2030, ed è chiaro che le tecniche di semina tradizionali non saranno sufficienti. I prossimi passi includono il potenziamento dell’innovazione, il continuo perfezionamento della tecnologia di dispersione dei baccelli di semi così da attirare ulteriore interesse da potenziali investitori e collaboratori al fine di portare il concetto sul mercato. 

In conclusione, gli esempi riportati in questo articolo mostrano come le nuove tecnologie possono rivelarsi alleati importanti per preservare il pianeta che chiamiamo casa. L’intelligenza artificiale deve essere collegata e supportata da politiche efficaci per la conservazione dell’ambiente e una migliore applicazione della legge sia all’interno sia all’esterno dei confini nazionali. Infine, con l’automatizzazione dei droni, possiamo mitigare i rischi e persino invertire il trend mediante massicci progetti di riforestazione.

Fonti:

https://sustainiaworld.com/watching-listening-and-learning-how-ai-can-reduce-deforestation/

https://www.nationalgeographic.com/news/2017/11/drones-plant-trees-deforestation-environment/

https://www.quotidiano.net/tech/una-flotta-di-droni-contro-la-deforestazione-1.2487673

https://www.eni.com/it-IT/low-carbon/riforestazione.html

https://www.green.it/droni-piantano-alberi-la-tecnologia-aiuta-pianeta/

https://www.impakter.it/tre-startup-che-combattono-la-deforestazione/

https://cordis.europa.eu/article/id/119479-innovative-drone-technology-to-tackle-deforestation/it

https://www.nonsoloambiente.it/ambiente/droni-la-nuova-frontiera-della-riforestazione

Related posts
InnovazioneSostenibilità

Agricoltura di precisione: la chiave per ottenere raccolti migliori?

Sostenibilità

Mobilità elettrica, Enel X: “Nel 2021 dimentichiamo l'ansia da ricarica”

EconomiaSostenibilità

Il sistema di cattura e stoccaggio della CO2: gli sviluppi in Europa e in Italia

EnergiaSostenibilità

Eolico Offshore e Onshore. Un investimento conveniente a lungo termine?


Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *