Creazione di un sistema di comunicazione IoT basato su satellite

I processi ecologici rilevanti e gli incidenti di interesse per la ricerca sui cambiamenti ambientali si verificano tipicamente in aree remote, al di fuori della portata delle infrastrutture di comunicazione terrestri. In queste regioni, i dati generati sul campo utilizzando le targhette degli animali possono spesso essere trasmessi solo con un ritardo di giorni o addirittura di settimane. Per superare questo ritardo e garantire l'assenza di ritardi nel sistema di allerta precoce, GAIA ha sviluppato un modulo di comunicazione satellitare per i tag e un nanosatellite che opera in orbita terrestre bassa (LEO): Per poter trasmettere i dati e le informazioni raccolte direttamente dal nodo trasmittente al satellite LEO (Low Earth Orbit), nei nuovi tag sarà integrato un modulo radio IoT satellitare ad alte prestazioni. Questo garantisce una trasmissione immediata, sicura ed efficiente dal punto di vista energetico dei dati estratti. Il sistema di comunicazione si basa sulla tecnologia terrestre mioty® e sarà adattato alle bande di frequenza tipiche dei satelliti, come la banda L e S, per il progetto. I protocolli di comunicazione tipici, talvolta utilizzati nel settore IoT, sono solitamente progettati per pacchetti di piccole dimensioni. L'ulteriore sviluppo del sistema mioty® mirerà quindi ad aumentare la velocità dei dati e la dimensione dei messaggi per consentire scenari applicativi come la trasmissione di immagini.

Il sistema IoT satellitare sarà fondamentale per una comunicazione senza ritardi e quindi per un sistema di allerta precoce. Contribuisce notevolmente al sistema GAIA nel raggiungimento dell'obiettivo 4 del GBF "Arrestare l'estinzione, proteggere la diversità genetica e gestire i conflitti tra uomo e fauna selvatica".

Una parte significativa della ricerca e dello sviluppo di GAIA è stata finanziata dall'Agenzia Spaziale Tedesca (DLR). Ciò ha fornito non solo il budget per lo sviluppo dei moduli di comunicazione mioty® nei tag e nei primi moduli e concetti dei nanosatelliti, ma anche l'accesso a un ecosistema di stakeholder del settore spaziale. La start-up Rapidcubes è diventata un partner chiave dell'iniziativa per lo sviluppo del satellite e i piani per le fasi successive del progetto prevedono la collaborazione con le infrastrutture DLR esistenti, come il satellite Heinrich Hertz.

L'adattamento dei protocolli mioty® terrestri per la comunicazione satellitare ha avuto successo. Con l'Ariane 6, un nanosatellite sperimentale è stato lanciato in orbita terrestre bassa nel luglio 2024. Da allora, i protocolli di comunicazione sono stati testati e perfezionati per la futura applicazione del sistema di allerta precoce GAIA.

Sviluppo di una nuova generazione di tag per animali e concetti per un'intelligenza digitale di sciame in reti di dispositivi

Per raggiungere l'obiettivo dell'Iniziativa GAIA di sviluppare e mettere in pratica un sistema di allerta precoce ad alta tecnologia per i cambiamenti ambientali, una nuova generazione di etichette per animali è una componente chiave. I team di GAIA stanno lavorando allo sviluppo hardware e software di targhette per animali miniaturizzate con una tecnologia di sensori a basso consumo, con telecamera ed elaborazione delle immagini. Le targhette saranno autonome dal punto di vista energetico, si adatteranno in modo ottimale all'anatomia degli avvoltoi e saranno la base per ulteriori caratteristiche tecnologiche in fase di sviluppo, come le intelligenze artificiali di bordo per il rilevamento del comportamento e il riconoscimento delle immagini, nonché un sistema di comunicazione IoT basato su satellite.

Inoltre, GAIA sta sviluppando concetti di intelligenza artificiale distribuita e reti di microprocessori - tag animali che agiscono proprio come uno sciame. Analogamente all'intelligenza naturale degli sciami, l'iniziativa GAIA sta mappando l'intelligenza digitale degli sciami in una rete ad hoc di microprocessori. Queste reti che si formano spontaneamente sono la base per l'analisi distribuita e basata su sensori di grandi quantità di dati. Seguendo questa strada sarà possibile, ad esempio, per i tag degli avvoltoi, presenti nello stesso luogo durante gli eventi di alimentazione, collegarsi e condividere compiti come le analisi di intelligenza artificiale e la trasmissione dei dati.

Un fattore chiave per il successo di questo blocco è la cooperazione interdisciplinare e intersettoriale dei partner di GAIA: Il Leibniz-IZW ha fornito conoscenze biologiche e veterinarie sugli avvoltoi e ha fornito gli obiettivi per la progettazione tecnica dei nuovi tag. Il Fraunhofer IIS ha fornito competenze in materia di hardware, elettronica e meccanica ad alta efficienza energetica e di software per le unità in miniatura. Lo Zoo di Berlino ha fornito l'ambiente e l'accesso agli animali per aiutare la progettazione e testare i prototipi in varie fasi. Le organizzazioni partner in Africa, come l'Uganda Conservation Foundation, hanno fornito un ambiente per test approfonditi sul campo dei prototipi di tag.

Dopo diversi anni di progettazione e sviluppo, i prototipi del nuovo sistema di tag sono stati testati in natura in Uganda nel novembre 2024. Gli avvoltoi selvatici dal dorso bianco sono stati dotati di prototipi chiamati "data collection tag" (DCT) che presentavano molte innovazioni (anche se non tutte) della targhetta GAIA. I tag sono stati rilasciati dopo 14 giorni dagli avvoltoi e sono stati raccolti utilizzando segnali GPS e VHF, consentendo un esame approfondito delle prestazioni dell'hardware e del software e una valutazione dei dati raccolti. Queste analisi contribuiranno notevolmente all'ulteriore sviluppo del sistema.

Rafforzare le reti di advocacy multilivello tra le ONG per amplificare l'azione collettiva

L'utilizzo di uno strumento digitale per la raccolta e l'analisi dei dati è innovativo, ma il vero impatto deriva dall'applicazione di tali dati a sostegno dell'advocacy e dell'applicazione della legge per la protezione delle foreste, delle comunità locali e dei diritti delle popolazioni indigene. A tal fine, sono necessarie forti reti di advocacy a livello locale, nazionale e internazionale per intervenire contro gli abusi denunciati e ottenere cambiamenti a livello legale e politico. Consentendo la condivisione delle informazioni tra gli utenti e l'apertura dei dati al pubblico in generale quando è stato dato il consenso, lo strumento facilita il lavoro di collaborazione per un maggiore impatto.

  • La collaborazione con ONG che condividono valori e obiettivi simili rafforza l'impatto collettivo.
  • La verifica e l'analisi coordinata dei dati supporta un'azione di advocacy tempestiva e unitaria.

  • La collaborazione con organizzazioni locali specializzate nell'advocacy legale aumenta l'impatto.

  • Forti relazioni con istituzioni nazionali e internazionali di fiducia aiutano a convalidare e promuovere lo strumento.

  • Sebbene la creazione di reti di ONG sia importante, è anche fondamentale rispettare le organizzazioni che scelgono di non collaborare. Sostenere ogni ONG locale individualmente - ed evitare la concorrenza - richiede flessibilità nella progettazione e nell'impegno dei donatori.
  • Per garantire la sostenibilità delle reti, i finanziamenti a medio e lungo termine sono essenziali per mantenere gli sforzi di coordinamento senza intoppi (costi di segreteria, ecc.).

  • Il sostegno alle ONG locali e nazionali per lo sviluppo organizzativo è fondamentale per consentire loro di partecipare efficacemente alle reti.

Valutazioni regolari

Per garantire che la produzione ittica sostenuta dal GP Fish sia una fonte proteica accessibile anche ai più vulnerabili, il GP Fish tiene regolarmente traccia dei prezzi del pesce e della quota di produzione totale accessibile alla popolazione in condizioni di insicurezza alimentare. Secondo le indagini condotte, il 90%, il 58%, l'84% e il 99% del pesce d'allevamento è accessibile alla popolazione in condizioni di insicurezza alimentare rispettivamente in Madagascar, Malawi, Zambia e Cambogia (stato 2023). Questi numeri evidenziano ancora una volta il potenziale delle tecniche di acquacoltura estensiva e semi-intensiva per fornire proteine e nutrienti a prezzi accessibili in aree con un'alta percentuale di persone vulnerabili.

Vantaggi dell'acquacoltura su piccola scala rispetto alla produzione industriale

Oltre alla sua redditività economica, l'acquacoltura su piccola scala è solitamente più rispettosa dell'ambiente rispetto ai sistemi di produzione industriale basati su mangimi industrializzati. I mangimi per pesci di solito includono un certo rapporto di farina e olio di pesce e questi ingredienti sono prodotti principalmente da piccoli pesci pelagici provenienti dalla pesca di cattura, il che comporta un ulteriore onere per l'ambiente marino. Inoltre, questo incide sulla popolazione in condizioni di insicurezza alimentare, perché i piccoli pesci pelagici sono altamente nutritivi e contribuiscono a combattere direttamente l'insicurezza alimentare e nutrizionale. I mangimi per pesci includono anche prodotti agricoli come mais e soia, entrando così in competizione con la produzione di cibo per il consumo umano. Nonostante le esternalità negative sulla biodiversità degli oceani, la ricerca ha anche dimostrato che i sistemi di acquacoltura intensiva contribuiscono maggiormente al riscaldamento globale a causa dei processi automatizzati e dell'elevata richiesta di fattori produttivi. Inoltre, questi sistemi causano la distruzione dell'habitat e introducono specie aliene, che incidono ulteriormente sulla biodiversità autoctona. Al contrario, l'acquacoltura estensiva e semi-intensiva su piccola scala richiede pochi input esterni e ha un minore impatto ambientale. Per questo motivo, GP Fish sostiene l'acquacoltura su piccola scala di specie onnivore come la carpa e la tilapia. L'obiettivo è quello di potenziare i produttori dal punto di vista tecnico ed economico, ottimizzando la produttività degli stagni e integrando la produzione ittica nelle attività agricole. Questo approccio utilizza l'ambiente naturale in modo sostenibile per promuovere la produzione ittica.

Supporto e incentivi

Questo blocco si concentra sulla struttura di sostegno e incentivazione dei partecipanti. Comprende la fornitura di piantine, la consulenza tecnica e lo sviluppo di capacità. I pagamenti sono basati sui risultati, legati alla sopravvivenza degli alberi e alla presenza di specie autoctone e a lunga rotazione, per incoraggiare la creazione di foreste a lungo termine.

  • Supporto tecnico: Piantine e consulenza di esperti per la creazione di foreste.
  • Pagamenti basati sulle prestazioni: Incentivi basati sulla sopravvivenza degli alberi, per promuovere una cura continua.
  • Sviluppo delle capacità: Formazione per migliorare le capacità di impianto e manutenzione degli alberi.
  • Gli incentivi motivano la cura: Collegare i pagamenti alla sopravvivenza degli alberi incoraggia una migliore gestione degli stessi.
  • Il supporto tecnico è essenziale: La fornitura di piantine, la guida di esperti e la supervisione regolare migliorano i tassi di sopravvivenza.
  • Lo sviluppo delle capacità responsabilizza gli agricoltori: La formazione sulle pratiche forestali sostenibili porta a una manutenzione efficace della foresta.

Costruire partenariati intersettoriali

Hack The Planet riconosce che le nostre partnership ci permettono di unire forze, risorse e competenze, amplificando l'impatto e promuovendo soluzioni innovative. La collaborazione crea valore condiviso e costruisce reti, consentendo la crescita e la sostenibilità reciproca.

Coinvolgimento locale:
Gli scanner inviano avvisi in tempo reale alla sala di controllo anti-bracconaggio. Questi avvisi possono anche essere condivisi con le comunità locali o le aziende agricole vicine, consentendo loro di agire come partner terzi negli sforzi anti-bracconaggio. Coinvolgendo gli abitanti del luogo direttamente nel processo di risposta, il sistema promuove la collaborazione, aumenta la consapevolezza della situazione e consente alle comunità di assumere un ruolo attivo nella protezione della fauna selvatica.

Scanneredge è una collaborazione con l'organizzazione Tech for Conservation Smartparks, la direzione di parchi nazionali come Gonarezhou - Zimbabwe, i tecnici del parco, i ranger (QRU) e la comunità locale. Grazie a questa partnership intersettoriale, abbiamo dimostrato che ScannerEdge è pronto per una diffusione più ampia, aumentando il numero di parchi nazionali attivi e il totale degli scanner in uso.

Per stabilire un partenariato intersettoriale di successo, è essenziale definire chiaramente il ruolo e il livello di coinvolgimento di ciascun partner fin dall'inizio. Garantire la titolarità della soluzione a livello locale è fondamentale per ottenere sostenibilità e impatto a lungo termine.

Scopo: allineare le risorse, le competenze e gli obiettivi strategici dei diversi settori per un'attuazione efficace e un successo operativo.

Come funziona: I partenariati sono costruiti attraverso workshop, missioni condivise e accordi trasparenti che delineano ruoli e responsabilità. Valutazioni regolari assicurano che i partenariati rimangano produttivi.

Scanneredge offre un'innovazione plug&play che consente una rapida installazione e il monitoraggio dell'area alla ricerca di segni di potenziali bracconieri subito dopo l'installazione.

Il vero successo dipende dalla capacità dell'unità interna di risposta rapida dei Rangers di agire in modo rapido ed efficace sui dati forniti in tempo reale. L'unità deve rimanere costantemente in attesa, dotata di mezzi di trasporto affidabili e pronta a rispondere alle attività di bracconaggio.

Costruire la fiducia tra le parti interessate richiede tempo, ma è essenziale per una collaborazione a lungo termine.

I partenariati intersettoriali aumentano le opportunità di finanziamento e la condivisione delle conoscenze, migliorando l'impatto complessivo.

Unità di risposta rapida che agisce su minacce sospette sulla base di dati in tempo reale

Sfruttando gli avvisi in tempo reale di ScannerEdge, un'unità di risposta può valutare e mitigare rapidamente potenziali minacce, come il bracconaggio o altre attività illegali.

Scopo: tradurre il rilevamento dei segnali RF in informazioni utili per attivare azioni rapide sul campo.

Come funziona: Le segnalazioni vengono inoltrate a squadre di intervento dedicate, in grado di indagare e intervenire. La funzionalità GPS di ScannerEdge e l'integrazione con EarthRanger aiutano a localizzare le fonti di segnale per un'azione precisa.

I protocolli di risposta devono essere chiaramente definiti per evitare ritardi nel processo decisionale.

La collaborazione con le forze dell'ordine locali migliora l'efficacia delle squadre di pronto intervento.

La risposta in tempo reale è più efficace se combinata con l'analisi predittiva basata sui dati storici di ScannerEdge.

Debriefing

Il debriefing avviene sia durante che dopo il gioco. Dopo ogni sessione si possono svolgere brevi debriefing per valutare le sensazioni dei partecipanti sul gioco a livello individuale e territoriale. Questi sono mantenuti leggeri per mantenere il flusso del gioco.

Una volta terminato il gioco, si può procedere a un debriefing più approfondito. Non deve necessariamente avvenire subito dopo il gioco, ma può essere programmato per il giorno successivo. Per questa discussione è necessaria una certa preparazione. Il facilitatore dovrebbe portare con sé un elenco di domande preparate e una mappa stampata del territorio. Durante questo debriefing, i partecipanti identificheranno le sfide che hanno affrontato riguardo all'uso del territorio e le cause di tali sfide. Verranno inoltre discussi gli attori chiave necessari per la risoluzione del problema e le potenziali idee di soluzione. La mappa serve come aiuto visivo per guidare la discussione. Alcune domande di base che potrebbero essere poste sono

  • Cosa è successo durante la partita? Quanto, quanto velocemente e perché il suolo si è degradato?
  • Quali sono stati i principali conflitti che si sono verificati durante il gioco? Tra quali attori?
  • Avete trovato delle soluzioni?
  • Avete provato a metterle in pratica? Qual è stato il risultato?

Naturalmente, le domande possono essere più specifiche e adattate ai partecipanti e alle situazioni emerse durante il gioco.

-Un moderatore preparato che ha anche facilitato il gioco dei partecipanti al dibattito.

-atmosfera aperta

-domande e materiale (come mappe) preparati per il dibattito

-conoscenza del facilitatore in materia di pianificazione territoriale e gestione del rischio

Un approccio strutturato - che prevede la categorizzazione di conflitti, problemi, cause e soluzioni - può aiutare a scomporre la situazione e a individuare le soluzioni in modo più efficace. Ad esempio, durante il debriefing si potrebbero identificare diversi tipi di conflitti, come quelli agro-pastorali o le dispute tra agricoltori. Per ogni tipo di conflitto si possono individuare diversi problemi. Nel caso di un conflitto agro-pastorale, uno dei problemi potrebbe essere la dispersione del bestiame, che porta alla distruzione delle colture. Per ogni problema si possono individuare le potenziali cause. Continuando con il nostro esempio, una causa potrebbe essere la cattiva gestione del bestiame. Infine, per ogni causa si possono proporre idee per risolvere il conflitto e identificare gli attori chiave.

Modulo 5: Sensibilizzazione della comunità e promozione dell'allerta precoce

Gli avvisi tempestivi vengono trasmessi attraverso diversi canali, tra cui un'applicazione mobile, smart broadcasting, telefonate e messaggi di testo. L'app è la più utilizzata, ma i monitor condividono gli avvisi anche tramite gruppi WeChat o reti personali per ottenere una portata più ampia. Per ampliare la copertura degli utenti, le squadre sul campo conducono campagne di sensibilizzazione porta a porta nei villaggi colpiti dagli elefanti. Di conseguenza, l'applicazione è stata scaricata da oltre 246.660 utenti.
Questo modulo ha rafforzato l'impegno del pubblico e costruito la capacità della comunità, combinando la sensibilizzazione faccia a faccia con gli strumenti digitali. Inoltre, migliora la comprensione della protezione della fauna selvatica da parte del pubblico e incoraggia la partecipazione. Questi sforzi sostengono direttamente gli Obiettivi 20 (rafforzamento delle capacità) e 21 (sensibilizzazione ed educazione del pubblico) del GBF.

  1. Gli abitanti dei villaggi nelle aree colpite dagli elefanti hanno un forte bisogno di sicurezza personale.
  2. Il personale di monitoraggio svolge attività di sensibilizzazione porta a porta nelle comunità locali.
  1. Formazione continua: Sono essenziali sessioni di formazione regolari, in particolare per le popolazioni transitorie e per i gruppi vulnerabili come gli anziani, i bambini e le persone con disabilità.
  2. Impatto degli avvisi mirati: L'invio preciso di messaggi di allerta precoce tramite telefonate e SMS ha influenzato in modo significativo la capacità dei residenti della comunità di intraprendere tempestivamente azioni di protezione.