Estabelecimento de um sistema de comunicação de IoT baseado em satélite

Os processos e incidentes ecológicos relevantes que são de interesse na pesquisa de mudanças ambientais geralmente ocorrem em áreas remotas, fora do alcance das infraestruturas de comunicação terrestre. Os dados gerados em campo usando etiquetas de animais nessas regiões geralmente só podem ser transmitidos com um atraso de dias ou até semanas. Para superar esse atraso e garantir que não haja atraso no sistema de alerta precoce, a GAIA desenvolve um módulo de comunicação via satélite para as etiquetas, bem como um nanossatélite que opera em órbita terrestre baixa (LEO): Para poder transmitir os dados e as informações coletadas diretamente do nó transmissor para o satélite LEO (Low Earth Orbit), um módulo de rádio IoT via satélite de alto desempenho será integrado às novas tags. Isso garante uma transmissão imediata, segura e eficiente em termos de energia dos dados extraídos. O sistema de comunicação é baseado na tecnologia mioty® terrestre e será adaptado às bandas de frequência típicas de satélite, como as bandas L e S, para o projeto. Os protocolos de comunicação típicos, que às vezes são usados no setor de IoT, geralmente são projetados para pacotes de tamanho pequeno. Portanto, o desenvolvimento futuro do sistema mioty® também terá como objetivo aumentar a taxa de dados e o tamanho da mensagem para permitir cenários de aplicativos, como transmissões de imagens.

O sistema de IoT via satélite será fundamental para uma comunicação sem atrasos e, portanto, para um sistema de alerta precoce. Ele contribui muito para que o sistema GAIA atinja a meta 4 do GBF "Deter a extinção, proteger a diversidade genética e gerenciar os conflitos entre humanos e animais selvagens".

Uma parte significativa da pesquisa e do desenvolvimento do GAIA foi financiada pela Agência Espacial Alemã (DLR). Isso proporcionou não apenas orçamentos para o desenvolvimento dos módulos de comunicação mioty® nas tags e nos primeiros módulos e conceitos dos nanossatélites, mas também acesso a um ecossistema de partes interessadas em tecnologia espacial. A start-up Rapidcubes tornou-se um parceiro importante na Iniciativa para o desenvolvimento do satélite e os planos para as fases subsequentes do projeto incluem a colaboração com a infraestrutura DLR existente, como o satélite Heinrich Hertz.

A adaptação dos protocolos terrestres mioty® para comunicação via satélite foi bem-sucedida. Com o Ariane 6, um nanossatélite experimental foi lançado em uma órbita terrestre baixa em julho de 2024. Desde então, os protocolos de comunicação são testados e refinados para aplicação futura no sistema de alerta antecipado GAIA.

Desenvolvimento de uma nova geração de etiquetas para animais e conceitos para uma inteligência de enxame digital em redes de dispositivos

Para atingir a meta da Iniciativa GAIA de desenvolver e colocar em prática um sistema de alerta antecipado de alta tecnologia para mudanças ambientais, uma nova geração de etiquetas para animais é um componente fundamental. As equipes da GAIA estão trabalhando no desenvolvimento de hardware e software de etiquetas miniaturizadas para animais com tecnologia de sensor de menor consumo de energia, com câmera e processamento de imagens. As etiquetas serão autônomas em termos de energia, adaptadas de forma ideal à anatomia dos abutres e são a base para outros recursos tecnológicos em desenvolvimento, como inteligências artificiais integradas para detecção de comportamento e reconhecimento de imagem, bem como um sistema de comunicação IoT baseado em satélite.

Além disso, a GAIA está desenvolvendo conceitos de inteligência artificial distribuída e redes de microprocessadores - etiquetas de animais que agem como um enxame. Análoga à inteligência de enxame natural, a iniciativa GAIA está mapeando a inteligência de enxame digital em uma rede ad hoc de microprocessadores. Essas redes que se formam espontaneamente são a base para a análise distribuída e baseada em sensores de grandes quantidades de dados. Seguir esse caminho possibilitará que as etiquetas de abutres, por exemplo, que estão presentes no mesmo local durante eventos de alimentação, se conectem e compartilhem tarefas como análises de inteligência artificial e transmissão de dados.

Um fator fundamental para o sucesso desse bloco de construção é a cooperação interdisciplinar e intersetorial dos parceiros do GAIA: O Leibniz-IZW forneceu conhecimentos biológicos e veterinários sobre abutres e forneceu metas para o projeto técnico das novas etiquetas. O Fraunhofer IIS forneceu conhecimento especializado em hardware, eletrônica e mecânica com eficiência energética, bem como em software para as unidades em miniatura. O Zoo Berlin forneceu o ambiente e o acesso aos animais para ajudar no projeto e testar os protótipos em vários estágios. Organizações parceiras na África, como a Uganda Conservation Foundation, forneceram um ambiente para testes de campo aprofundados dos protótipos de tags.

Após vários anos de projeto e desenvolvimento, os protótipos do novo sistema de marcação foram testados na natureza em Uganda em novembro de 2024. Os abutres selvagens de dorso branco foram equipados com protótipos chamados de "etiqueta de coleta de dados" (DCT) que apresentavam muitas (embora não todas) inovações da etiqueta GAIA. As etiquetas foram liberadas após 14 dias dos abutres e coletadas por meio de sinais de GPS e VHF, permitindo um exame minucioso do desempenho do hardware e do software, bem como a avaliação dos dados coletados. Essas análises ajudarão muito no desenvolvimento do sistema.

Fortalecimento de redes de defesa de vários níveis entre ONGs para ampliar a ação coletiva

O uso de uma ferramenta digital para coletar e analisar dados é inovador, mas o impacto real vem da aplicação desses dados para apoiar a defesa e a aplicação da lei para a proteção das florestas, das comunidades locais e dos direitos dos povos indígenas. Para isso, são necessárias fortes redes de defesa locais, nacionais e internacionais para agir contra os abusos relatados e conseguir mudanças legais e políticas. Ao permitir que as informações sejam compartilhadas entre os usuários e ao abrir os dados para o público em geral quando houver consentimento, a ferramenta facilita o trabalho colaborativo para obter maior impacto.

  • A colaboração com ONGs que compartilham valores e metas semelhantes fortalece o impacto coletivo
  • A verificação e a análise coordenadas dos dados dão suporte à defesa oportuna e unificada.

  • A parceria com organizações locais especializadas em advocacia legal aumenta o impacto

  • Relacionamentos sólidos com instituições nacionais e internacionais confiáveis ajudam a validar e promover a ferramenta.

  • Embora a criação de redes de ONGs seja importante, também é fundamental respeitar quando as organizações optam por não colaborar. Apoiar cada ONG local individualmente - e evitar a concorrência - exige flexibilidade na elaboração do projeto e no envolvimento dos doadores.
  • Para garantir a sustentabilidade das redes, o financiamento de médio e longo prazo é essencial para manter os esforços de coordenação funcionando sem problemas (custos de secretaria etc.).

  • O apoio às ONGs locais e nacionais no desenvolvimento organizacional é fundamental para que elas possam participar efetivamente das redes.

Avaliações regulares

Para garantir que a produção de peixe apoiada pelo GP Fish seja uma fonte de proteína acessível também para os mais vulneráveis, o GP Fish acompanha regularmente os preços do peixe e a parcela da produção total acessível à população em situação de insegurança alimentar. De acordo com as pesquisas realizadas, 90%, 58%, 84% e 99% dos peixes cultivados são acessíveis à população em situação de insegurança alimentar em Madagascar, Malaui, Zâmbia e Camboja, respectivamente (status 2023). Esses números destacam mais uma vez o potencial das técnicas de aquicultura extensiva e semi-intensiva para fornecer proteínas e nutrientes a preços acessíveis em áreas com uma grande parcela de pessoas vulneráveis.

Benefícios da aquicultura em pequena escala em comparação com a produção industrial

Além de sua viabilidade econômica, a aquicultura de pequena escala geralmente é mais ecológica em comparação com os sistemas de produção industrial baseados em rações industrializadas. As rações para peixes geralmente incluem uma certa proporção de farinha e óleo de peixe, e esses ingredientes são produzidos principalmente a partir de pequenos peixes pelágicos provenientes de pescarias de captura, o que representa um ônus adicional para o ambiente marinho. Isso também afeta a população com insegurança alimentar, pois os peixes pelágicos pequenos são altamente nutritivos e ajudam a combater diretamente a insegurança alimentar e nutricional. A ração para peixes também inclui produtos agrícolas como milho e soja, competindo assim com a produção de alimentos para consumo humano. Apesar das externalidades negativas sobre a biodiversidade oceânica, pesquisas também demonstraram que os sistemas de aquicultura intensiva contribuem mais para o aquecimento global por meio de processos automatizados e da alta demanda por insumos de produção. Além disso, esses sistemas causam a destruição do habitat e introduzem espécies exóticas, que afetam ainda mais a biodiversidade nativa. Em contrapartida, as aquaculturas extensivas e semi-intensivas de pequena escala requerem poucos insumos externos e têm menos impacto ambiental. Por esse motivo, a GP Fish apoia a criação de aquacultura em pequena escala de espécies de peixes onívoros, como a carpa e a tilápia. O objetivo é capacitar os produtores técnica e economicamente, otimizando a produtividade dos tanques e integrando a produção de peixes às atividades agrícolas. Essa abordagem utiliza o ambiente natural de forma sustentável para promover a produção de peixes.

Suporte e incentivos

Esse bloco se concentra na estrutura de apoio e incentivo aos participantes. Isso inclui o fornecimento de mudas, consultoria técnica e capacitação. Os pagamentos são baseados no desempenho, vinculados à sobrevivência das árvores e à presença de espécies nativas e de longa rotação, incentivando o estabelecimento de florestas a longo prazo.

  • Suporte técnico: Mudas e consultoria especializada sobre o estabelecimento de florestas.
  • Pagamentos com base no desempenho: Incentivos baseados na sobrevivência da árvore, promovendo o cuidado contínuo.
  • Capacitação: Treinamento para aprimorar as habilidades de plantio e manutenção de árvores.
  • Incentivos motivam o cuidado: Vincular os pagamentos à sobrevivência das árvores incentiva um melhor gerenciamento das mesmas.
  • O suporte técnico é essencial: O fornecimento de mudas, a orientação de especialistas e a supervisão regular melhoram as taxas de sobrevivência.
  • O desenvolvimento de capacidades capacita os agricultores: O treinamento em práticas florestais sustentáveis leva à manutenção bem-sucedida da floresta.

Criação de parcerias intersetoriais

O Hack The Planet reconhece que nossas parcerias nos permitem combinar forças, recursos e conhecimentos especializados, ampliando o impacto e promovendo soluções inovadoras. A colaboração cria valor compartilhado e constrói redes, possibilitando o crescimento mútuo e a sustentabilidade.

Envolvimento local:
Os scanners enviam alertas em tempo real para a sala de controle de combate à caça ilegal. Esses alertas também podem ser compartilhados com as comunidades locais ou fazendas vizinhas, permitindo que elas atuem como parceiros terceirizados nos esforços de combate à caça ilegal. Ao envolver os habitantes locais diretamente no processo de resposta, o sistema promove a colaboração, aumenta a conscientização da situação e capacita as comunidades a assumir uma função ativa na proteção da vida selvagem.

O Scanneredge é uma colaboração com a organização Tech for Conservation Smartparks, a administração de parques nacionais como o Gonarezhou - Zimbábue, técnicos do parque, guardas florestais (QRU) e a comunidade local. Por meio dessa parceria entre setores, demonstramos que o ScannerEdge está pronto para uma implantação mais ampla, aumentando o número de parques nacionais ativos e o total de scanners em uso.

Para estabelecer uma parceria intersetorial bem-sucedida, é essencial definir claramente a função e o nível de envolvimento de cada parceiro desde o início. Garantir a propriedade local da solução é fundamental para obter sustentabilidade e impacto de longo prazo.

Objetivo: alinhar recursos, conhecimentos especializados e metas estratégicas entre diferentes setores para uma implementação eficaz e sucesso operacional.

Como funciona: As parcerias são construídas por meio de workshops, missões compartilhadas e acordos transparentes que definem funções e responsabilidades. Avaliações regulares garantem que as parcerias permaneçam produtivas.

O Scanneredge oferece uma inovação plug&play com uma instalação rápida que pode monitorar a área em busca de sinais de possíveis caçadores ilegais imediatamente após a instalação.

O verdadeiro sucesso depende da capacidade da unidade interna de resposta rápida dos Rangers de agir de forma rápida e eficaz com base nos dados fornecidos em tempo real. A unidade deve permanecer em prontidão constante, equipada com transporte confiável e preparada para responder às atividades de caça ilegal.

Criar confiança entre as partes interessadas leva tempo, mas é essencial para a colaboração de longo prazo.

As parcerias intersetoriais aumentam as oportunidades de financiamento e o compartilhamento de conhecimento, melhorando o impacto geral.

Unidade de resposta rápida que atua em ameaças suspeitas com base em dados em tempo real

Aproveitando os alertas em tempo real do ScannerEdge, uma unidade de resposta pode avaliar e atenuar rapidamente as possíveis ameaças, como a caça ilegal ou outras atividades ilegais.

Objetivo: traduzir a detecção de sinais de RF em percepções acionáveis que desencadeiam ações de resposta rápida no campo.

Como funciona: Os alertas são encaminhados para equipes de resposta dedicadas, equipadas para investigar e intervir. A funcionalidade de GPS do ScannerEdge e a integração com o EarthRanger ajudam a identificar as fontes de sinal para uma ação precisa.

Os protocolos de resposta devem ser claramente definidos para evitar atrasos na tomada de decisões.

A colaboração com as agências de fiscalização locais aumenta a eficácia das equipes de resposta rápida.

A resposta em tempo real é mais eficaz quando combinada com a análise preditiva baseada em dados históricos do ScannerEdge.

Debriefing

O debriefing ocorre durante e após o jogo. Podem ser realizados breves debriefings após cada sessão para avaliar os sentimentos dos participantes sobre o jogo em nível individual e territorial. Eles são leves para manter o fluxo do jogo.

Após o término do jogo, pode ser realizado um debriefing mais aprofundado. Ela não precisa necessariamente acontecer imediatamente após o jogo; pode ser agendada para o dia seguinte. É necessária alguma preparação para essa discussão. O facilitador deve trazer uma lista de perguntas preparadas e um mapa impresso do território. Durante esse debriefing, os participantes identificarão os desafios que enfrentaram com relação ao uso da terra, bem como as causas desses desafios. Os principais atores necessários para a resolução e as possíveis ideias de solução também serão discutidos. O mapa serve como um auxílio visual para orientar a discussão. Algumas perguntas básicas que podem ser feitas incluem:

  • O que aconteceu durante o jogo? Quanto, com que rapidez e por que o solo se degradou?
  • Quais foram os principais conflitos que surgiram durante o jogo? Entre quais atores?
  • Você encontrou alguma solução?
  • Você tentou implementá-las? Qual foi o resultado?

É claro que as perguntas podem ser mais específicas e adaptadas aos participantes e às situações que surgiram durante o jogo.

-Um moderador treinado que também facilitou o jogo dos participantes do debate

-Ambiente aberto

-Perguntas e materiais preparados (como mapas) para o debate

-Conhecimento do facilitador em planejamento de uso da terra e gerenciamento de riscos

Uma abordagem estruturada - categorização de conflitos, problemas, causas e soluções - pode ajudar a analisar a situação e identificar soluções de forma mais eficaz. Por exemplo, durante o debriefing, diferentes tipos de conflitos podem ser identificados, como conflitos agro-pastoris ou disputas entre agricultores. Para cada tipo de conflito, vários problemas podem ser identificados. No caso de um conflito agro-pastoril, um dos problemas pode ser a dispersão do gado, que leva à destruição das plantações. Para cada problema, podem ser identificadas possíveis causas. Continuando com nosso exemplo, uma causa pode ser o fato de o rebanho não ser bem gerenciado. Por fim, para cada causa, devem ser propostas ideias para resolver o conflito e identificar os principais atores.

Módulo 5: Conscientização da comunidade e promoção do alerta precoce

Os avisos antecipados são fornecidos por meio de vários canais, incluindo um aplicativo móvel, transmissão inteligente, chamadas telefônicas e mensagens de texto. O aplicativo é o mais amplamente utilizado, e os monitores também compartilham alertas por meio de grupos do WeChat ou redes pessoais para um alcance mais amplo. Para expandir a cobertura dos usuários, as equipes de campo realizam campanhas de conscientização de porta em porta nos vilarejos afetados por elefantes. Como resultado, o aplicativo foi baixado por mais de 246.660 usuários.
Esse módulo fortaleceu o envolvimento do público e desenvolveu a capacidade da comunidade ao combinar o alcance presencial com ferramentas digitais. Ele também melhora a compreensão do público sobre a proteção da vida selvagem e incentiva a participação. Esses esforços apoiam diretamente as Metas 20 (desenvolvimento de capacidade) e 21 (conscientização e educação do público) do GBF.

  1. Os moradores das áreas afetadas por elefantes têm uma grande necessidade de segurança pessoal.
  2. A equipe de monitoramento realiza ações de porta em porta nas comunidades locais.
  1. Treinamento contínuo: Sessões regulares de treinamento são essenciais, principalmente para populações transitórias e grupos vulneráveis, como idosos, crianças e pessoas com deficiências.
  2. Impacto dos avisos direcionados: A entrega precisa de mensagens de alerta antecipado por meio de chamadas telefônicas e SMS influenciou significativamente a capacidade dos moradores da comunidade de tomar medidas de proteção em tempo hábil.