Lo scopo dei vivai permanenti a livello comunitario è quello di garantire la produzione di piantine di alta qualità e resistenti per gli sforzi di riforestazione, rafforzando al contempo le capacità locali. Ciascuno dei quattro distretti del progetto (Luwero, Mbale, Busia e Kapchorwa) ha creato un vivaio centralizzato per ogni località, dotato di strumenti essenziali, impianti di irrigazione e operatori formati. I semi sono stati consegnati in anticipo (dicembre 2023-gennaio 2024) per consentire il processo di crescita e indurimento completo, assicurando che le piantine soddisfino gli standard di sopravvivenza. I vivai hanno prodotto 96.423 piantine di specie arboree polivalenti, tra cui Grevillea e Agrocarpus, selezionate per la loro adattabilità alle condizioni climatiche locali, la resistenza alla siccità e le proprietà di stabilizzazione del suolo. I vivai sono serviti anche come centri di formazione, dove gli agricoltori hanno imparato buone tecniche agroforestali, la propagazione dei semi, il controllo dei parassiti e le tecniche di gestione delle piantine.

È il meccanismo completo di raccolta di tutte le informazioni vitali per la piattaforma di PyroSense. Il suo scopo è quello di raccogliere dati in tempo reale, provenienti da più fonti, assicurando al sistema gli input necessari per un'analisi accurata e un processo decisionale efficace.

PyroSense integra una serie di dati agnostici e altamente compatibili:

1. I sensori IoT ambientali sono distribuiti strategicamente e raccolgono continuamente dati in tempo reale su CO2, temperatura e umidità. Sono agnostici per tipo e protocollo, compatibili con MQTT, LoRa, Sigfox e NBIoT, garantendo un'ampia integrazione. Per garantire l'efficienza, sono dotati di batterie di lunga durata (fino a 10 anni), che riducono al minimo la manutenzione.

2. Le telecamere fisse e i droni catturano immagini ad alta risoluzione e video in diretta. Integrated Vision AI elabora questi dati visivi in tempo reale per rilevare anomalie come fumo o fuoco.

3. PyroSense raccoglie dati dalle stazioni meteorologiche locali e dai satelliti. Combinando i dati locali granulari con l'ampia copertura satellitare si ottiene una comprensione completa delle condizioni meteorologiche attuali.

4. Il GIS fornisce informazioni spaziali fondamentali, tra cui mappe del terreno, della vegetazione, delle infrastrutture, ecc.

5. I dispositivi indossabili dei vigili del fuoco monitorano i dati biometrici in tempo reale. L'intelligenza artificiale migliora i dati per il riconoscimento dei modelli di rischio, di affaticamento o di stress da calore. Gli avvisi in tempo reale vengono inviati alle squadre o ai centri di controllo vicini, consentendo un intervento proattivo.

Gli anfibi sono più minacciati e stanno diminuendo più rapidamente degli uccelli e dei mammiferi. Le popolazioni di anfibi stanno diminuendo a causa di molteplici fattori, come il cambiamento climatico, il fungo chytrid e altri fattori antropici come il traffico di specie. Tuttavia, il livello di minaccia per gli anfibi è senza dubbio sottostimato perché 1294 specie (22,5%) sono troppo poco conosciute per essere valutate, rispetto a solo 78 uccelli (0,8%)(Stuart et al., 2004).

Questo deficit di conoscenza sottolinea l'importanza vitale di strumenti educativi come Ribbit per democratizzare la ricerca scientifica. Abbassando le barriere al monitoraggio ecologico, applicazioni come Ribbit trasformano gli osservatori passivi in partecipanti attivi alla conservazione. Le tecnologie educative consentono ai cittadini scienziati di contribuire direttamente alla comprensione e alla protezione degli ecosistemi vulnerabili, affrontando i limiti critici della ricerca attraverso una maggiore raccolta di dati in regioni poco studiate.

Queste piattaforme innovative aumentano la consapevolezza del pubblico sulle sfide della biodiversità, fornendo al contempo percorsi accessibili per l'impegno scientifico. A differenza delle applicazioni dedicate agli uccelli, che dispongono di infrastrutture di ricerca consolidate, la conservazione degli anuri è stata priva di piattaforme di citizen science complete. Ribbit colma questa lacuna critica mettendo i singoli individui in condizione di contribuire in modo determinante alla ricerca sugli anfibi, ribaltando il problema della carenza di dati e sostenendo gli sforzi di conservazione globale attraverso una gestione dell'ambiente collaborativa e abilitata dalla tecnologia. È la prima applicazione a includere informazioni su oltre 800 specie di anfibi, in quattro lingue, tra cui il tipo di richiamo, la foto, le informazioni CITES (se le specie sono trafficate o utilizzate per scopi commerciali, per rispondere agli obiettivi 5 e 9 del GBF), lo stato IUCN (se le specie sono in pericolo, per rispondere all'obiettivo 4 del GBF) e informazioni generali sul comportamento e la riproduzione degli animali.

È stato dimostrato che le app di citizen science aiutano a monitorare la biodiversità e coinvolgono gli appassionati di natura(Callaghan et al., 2019). Ad esempio, FrogID, un'applicazione del Museo australiano, consente agli utenti di registrare i richiami delle rane la cui identità viene verificata da validatori umani. Ad oggi, FrogID ha pubblicato documenti relativi al monitoraggio di specie invasive(Rowley e Callaghan, 2023), alla valutazione della lista rossa dell'IUCN(Gallagher et al., 2024), alla valutazione dell'impatto degli incendi (Mitchell et al., 2023), alla comprensione dell'impatto dell'urbanizzazione(Callaghan et al., 2020) e allo studio del comportamento dei richiami delle rane(Liu et al., 2022). Il nostro obiettivo è ottenere risultati simili con Ribbit, con specie di anuri di tutto il mondo e in tempi più brevi. Ad oggi, il team di FrogID ha un arretrato di oltre 18.000 richiami, che potrebbe essere notevolmente ridotto con la nostra applicazione, poiché il tempo di elaborazione è notevolmente ridotto con l'implementazione di algoritmi di apprendimento automatico.

Durante la prima fase di beta testing della nostra applicazione, 50 utenti hanno inviato registrazioni per l'identificazione. Il loro feedback è stato positivo: gli esperti in materia hanno sottolineato che la specie registrata corrispondeva a quella prevista da Ribbit, e gli appassionati di natura hanno apprezzato la funzione "Rana del giorno" che introduce una nuova specie di anuro o permette loro di ri-conoscere anuri già noti attraverso il nome e la vocalizzazione più comune della specie (obiettivo GBF 11).

I moderni giardini zoologici e gli acquari di tutto il mondo offrono opportunità uniche contribuendo con la loro esperienza alla cura degli animali, alla conservazione delle specie e all'educazione del pubblico, costituendo una solida base per la conservazione moderna e la ricerca scientifica. Lavorando a stretto contatto con queste istituzioni e utilizzando i dati e le conoscenze da esse generate, l'Iniziativa GAIA mira a colmare il divario tra gli sforzi di conservazione in situ ed ex situ. Gli animali sotto la tutela dell'uomo possono servire come modelli preziosi per comprendere la biologia, il comportamento e le risposte delle specie ai cambiamenti ambientali. Inoltre, le condizioni controllate dei giardini zoologici consentono di sviluppare e testare tecnologie avanzate, come sensori e sistemi di intelligenza artificiale trasportati dagli animali, in contesti più prevedibili e accessibili prima dell'impiego in natura.

Le principali aree di interesse di questo blocco includono:

• Generare dati di riferimento e di addestramento per lo sviluppo della pipeline di IA per i dati dei sensori. Distribuendo i tag sugli avvoltoi in cattività in una grande voliera e ricodificando il loro comportamento simultaneamente, siamo stati in grado di creare un set di dati accoppiati per l'addestramento dell'IA. Con l'IA addestrata non è più necessario osservare gli animali per rilevare i comportamenti rilevanti, ad esempio l'alimentazione; l'IA è in grado di prevedere in modo molto affidabile il comportamento dai dati del sensore, fornendoci approfondimenti sul comportamento degli animali bersaglio durante la loro vita.
• Educazione e coinvolgimento del pubblico: Lo Zoo di Berlino integra i risultati di GAIA nei suoi programmi educativi e collabora alle relazioni con i media e alla sensibilizzazione del pubblico, promuovendo la consapevolezza e la partecipazione del pubblico alla conservazione della biodiversità e alle innovazioni tecnologiche. Ai visitatori vengono presentati strumenti all'avanguardia e il loro impatto sulla conservazione della fauna selvatica.

Avere un impatto minimo e solo strettamente necessario sui singoli animali è un obiettivo chiave dell'Iniziativa GAIA. Sia per i leoni che per gli avvoltoi sono state condotte ampie procedure di sperimentazione (nell'ambito del sistema tedesco di sperimentazione e benessere degli animali) nello zoo di Berlino e nel Tierpark di Berlino. Le tecniche sono state sviluppate e testate da esperti veterinari sia per gli animali da zoo che per quelli selvatici e sono considerate sicure e compatibili con le rigorose considerazioni sul benessere degli animali. Inoltre, sia all'interno di GAIA che da parte di altri gruppi di ricerca, esistono esperienze e dati a lungo termine sugli effetti della marcatura e del collare delle rispettive specie. È stato dimostrato, ad esempio, che la marcatura degli avvoltoi non ha alcun effetto negativo sul benessere, la salute o la riproduzione degli uccelli. È stato riscontrato che gli avvoltoi vivono per molti anni con i tag, hanno un comportamento di movimento e di foraggiamento simile e hanno una prole.

La partnership di GAIA con lo Zoo di Berlino sottolinea anche gli obiettivi di comunicazione e di trasferimento delle conoscenze dell'Iniziativa, nel senso dell'obiettivo 21 del GBF "Garantire che la conoscenza sia disponibile e accessibile per guidare l'azione a favore della biodiversità". Questo campo di attività non si rivolge solo al grande pubblico per sensibilizzarlo alla conservazione della biodiversità e alle innovazioni tecnologiche, ma mira anche ai decisori politici a livello nazionale e internazionale. GAIA è stato molto attivo nel consultare gli stakeholder politici in Germania e Namibia, ad esempio, e ha partecipato al Forum regionale sulla conservazione 2024 dell'IUCN a Bruges, in Belgio.

Per la ricerca ecologica e per i casi d'uso di GAIA, è necessario riconoscere in modo affidabile e preciso il comportamento di diverse specie animali per un lungo periodo di tempo in regioni selvagge e remote. A tal fine, gli scienziati di GAIA hanno sviluppato e addestrato un'intelligenza artificiale (AI) in grado di eseguire una classificazione comportamentale a partire dai dati GPS e di accelerazione e di dirci esattamente cosa stanno facendo, ad esempio, gli avvoltoi dal dorso bianco muniti di targhetta in un determinato momento e luogo. L'intelligenza artificiale verrà eseguita direttamente sulle targhette GAIA e genererà informazioni comportamentali dai dati dei sensori. In una seconda fase, gli scienziati hanno combinato il comportamento così classificato con i dati GPS delle targhette. Utilizzando algoritmi di clustering spaziale, hanno identificato i luoghi in cui determinati comportamenti si verificavano più frequentemente. In questo modo, hanno ottenuto una risoluzione spaziale e temporale dei luoghi in cui gli avvoltoi si nutrivano. Infine, GAIA sta sviluppando un'intelligenza artificiale per il riconoscimento delle immagini che analizzerà le foto scattate dalla fotocamera integrata del nuovo sistema di tag. Tutti questi algoritmi verranno eseguiti direttamente sul tag e potranno eseguire un'efficiente elaborazione dei dati incorporati. Ciò pone requisiti molto particolari all'IA per il riconoscimento delle immagini, che deve operare in modo particolarmente parsimonioso e con piccole quantità di dati. A tal fine, i team di GAIA stanno sviluppando strategie e modelli appropriati per l'IA rada.

Questa nuova pipeline di rilevamento delle carcasse è una risorsa fondamentale per arrestare l'estinzione delle specie e gestire i conflitti tra uomo e fauna selvatica, e pertanto si allinea all'obiettivo 4 del GBF. La pipeline consente di rilevare rapidamente la morte degli avvoltoi o la morte dell'animale di cui gli avvoltoi si stanno nutrendo. Entrambi gli scenari sono rilevanti per arrestare l'estinzione delle specie: L'avvelenamento delle carcasse contribuisce in modo significativo al declino delle popolazioni di molte specie di avvoltoi. Poiché gli avvoltoi utilizzano strategie sociali nella ricerca del cibo, una carcassa avvelenata può uccidere centinaia di uccelli. Gli scienziati dell'Iniziativa GAIA hanno dimostrato che la marcatura degli avvoltoi consente di individuare precocemente i decessi e di rimuovere la carcassa. La marcatura degli avvoltoi e l'utilizzo delle linee di AI qui descritte possono ridurre in modo sostanziale ulteriori decessi. In secondo luogo, il rilevamento precoce di episodi di bracconaggio di specie minacciate può porre fine al bracconaggio a livello locale e contribuire in modo significativo alla lotta contro l'estinzione.

I satelliti e gli aerei svolgono un ruolo cruciale nella raccolta di dati ambientali a distanza, aiutandoci a comprendere meglio il clima e gli ecosistemi. Il telerilevamento, spesso condotto da aerei, palloni aerostatici o satelliti, ci permette di monitorare vaste aree e regioni remote per periodi prolungati. Questi "occhi nel cielo" sono un prezioso complemento alle osservazioni terrestri e ci aiutano a comprendere le correnti oceaniche e aeree, i cambiamenti della copertura del suolo e i cambiamenti climatici. Tuttavia, anche gli animali possiedono sensi straordinari e una capacità unica di rilevare i cambiamenti nei loro habitat. Combinando le capacità degli animali con le tecnologie di telerilevamento, GAIA mira a migliorare la nostra capacità di monitorare e comprendere il nostro pianeta. Gli animali possiedono capacità sensoriali superiori e strategie comportamentali che consentono loro di percepire cambiamenti sottili e drammatici nei loro ecosistemi, nonché di rilevare incidenti critici. Gli avvoltoi, ad esempio, agiscono come "specie sentinella" e possono elevare il concetto di telerilevamento a nuovi livelli. Pattugliano regolarmente vaste aree alla ricerca di cibo, operando senza emissioni, risorse aggiuntive o riparazioni. Inoltre, i loro pattugliamenti sono guidati da una vista eccezionale e dalla missione di trovare le carcasse. Il modo in cui pattugliano, ciò che cercano e gli incidenti a cui ci conducono possono essere legati a specifici cambiamenti ambientali ed eventi ecologici.

Per sfruttare appieno il potenziale del telerilevamento effettuato dagli avvoltoi, GAIA si concentra su due aspetti essenziali. In primo luogo, agli avvoltoi vengono applicati potenti dispositivi di localizzazione per monitorare i loro movimenti e comportamenti su scale temporali e spaziali dettagliate. In secondo luogo, vengono sviluppate nuove soluzioni tecnologiche per comprendere meglio ciò che gli animali osservano e fanno. Tra queste, un tag di nuova concezione con fotocamera integrata, algoritmi di intelligenza artificiale per il rilevamento del comportamento e il riconoscimento delle immagini e un uplink satellitare per la copertura in tempo reale delle regioni remote. Grazie a questi strumenti, gli animali possono catturare immagini e fornire dati sull'ambiente circostante più rapidamente, con una risoluzione e una specificità maggiori rispetto alle immagini satellitari. Questo approccio innovativo ci permette di vedere la natura con gli occhi degli animali.

GAIA ha adottato una strategia di minimizzazione degli sprechi: Vengono utilizzate e sviluppate solo le attrezzature tecniche assolutamente indispensabili. I collari e le targhette rimangono per lunghi periodi di tempo (ad esempio per gli avvoltoi) o vengono raccolti di routine (ad esempio per i leoni) per estrarre i dati. Nessun trasmettitore rimane nel paesaggio: se un trasmettitore cade o l'animale che porta la targhetta muore, viene localizzato e rimosso dal paesaggio. In questo modo, il sistema GAIA è un sistema "che non lascia tracce" con notevoli benefici per gli ecosistemi.

La corruzione nel settore forestale continua a minare i diritti e i mezzi di sussistenza delle comunità locali e indigene. Istituzionalizzando l'uso di ForestLink, diamo potere alle comunità locali al di là dell'applicazione della legge: il sistema si è rivelato fondamentale nell'affrontare questa corruzione, consentendo alle comunità di documentare le violazioni dei diritti fondiari e le attività illegali, di difendere i loro territori e di garantire l'accesso alla giustizia, assicurando al contempo opportunità economiche sostenibili legate alle risorse forestali.

In particolare, ForestLink sostiene attività economiche sostenibili e pone le basi per il pagamento dei servizi ambientali, rafforzando l'autonomia delle comunità e la gestione delle risorse naturali. Attraverso partnership con organizzazioni locali esperte in difesa legale e impresa sostenibile, le comunità sono sostenute nello sviluppo di mezzi di sussistenza in linea con la protezione delle foreste. Tra i fattori abilitanti principali vi sono la comprensione delle pratiche economiche attuali, la garanzia di un sostegno finanziario per le azioni legali e l'impegno in un'azione di advocacy parallela per garantire i diritti fondiari.

Gestendo e difendendo attivamente le loro terre, le comunità rafforzano la loro autonomia e contribuiscono a uno sviluppo a lungo termine, guidato localmente. I dati raccolti attraverso lo strumento svolgono anche un ruolo cruciale nel sostenere l'accesso alla giustizia, fornendo prove per azioni legali e non legali quando le comunità subiscono abusi dei diritti umani o crimini ambientali.

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.

L'efficacia di questo strumento digitale si basa sul fatto che è accessibile da aree remote e facile da usare per le comunità locali e indigene.

Permette di raccogliere dati di base per alimentare l'advocacy nazionale e globale. La sua adattabilità risiede anche nel fatto che può essere utilizzato per monitorare una varietà di questioni (disboscamento illegale - artigianale o industriale, attività mineraria, impatto dei progetti del mercato del carbonio, violenza contro le persone, ecc.