Cientistas empenhados em melhorar a tecnologia existente para criar um inventário de biodiversidade desenvolvem equipamentos inéditos durante a participação no concurso global XPrize Florestas Tropicais. Os novos equipamentos são capazes de monitorar, identificar e classificar árvores, além de atrair e capturar insetos, tudo de forma autônoma e em favor da ciência.
As soluções foram projetadas pelas equipes que chegaram à final da competição e disputam o prêmio de US$5 milhões (mais de R$25 milhões), que será pago ao primeiro colocado. Os últimos avanços tecnológicos foram apresentados durante o mês de julho no teste de validação ocorrido na Reserva de Desenvolvimento Sustentável do Rio Negro, próxima a Manaus, no estado Amazonas.
Preocupados com o impacto que uma tecnologia de uso ambiental poderia causar, a equipe norte-americana Welcome to the Jungle optou por desenvolver soluções de material biodegradável para posicionar suas plataformas capazes de coletar o material necessário para identificar espécies. Semelhante a uma teia de aranha, a estrutura se adequa a diferentes ambientes como copas de árvores, e é posicionada por meio de um drone.
Alta resolução
O grupo desenvolveu duas plataformas, uma equipada ao mesmo tempo por um sensor remoto do tipo Lider (Light Detection and Ranging), capaz de escanear em 3D e com alta definição; e por uma câmera multiespectral e de imagens térmicas mais adequada para áreas altas.
A ferramenta é capaz de classificar as espécies de árvore pela mancha da copa da árvore na imagem formada. “Não é um conceito novo, mas é um novo modelo que se baseia basicamente na morfologia e no tipo de mancha principal. Assim, podemos morfologizar a mancha para saber que tipo de distribuição ela é”, explica a especialista em DNA ambiental, Chai-Shian Kua.
A outra plataforma terrestre foi estruturada com armadilhas fotográficas, sensores bioacústicos e coleta de DNA ambiental para áreas secas e alagadas. “Nossos dados de DNA ambiental podem ser coletados de várias formas. Temos a capacidade de coletar a água, mas também de filtrar e coletar de forma isolada, por exemplo”, explica Matthew Spenko, especialista em robótica e coordenador da equipe.
Todas essas soluções foram equipadas com um aplicativo, também desenvolvido exclusivamente pela equipe, capaz de processar diferentes dados de forma automática e sequencial e reportar em pouco tempo os dados em painéis de fácil compreensão.
Monitoramento
Assim como a equipe norte-americana, o grupo hispano brasileiro Providence+ também apostou no desenvolvimento de uma tecnologia exclusiva chamada Drop (sigla de Plataforma Operacional de Floresta Tropical Profunda em inglês).
A ferramenta, similar a um disco atravessado por um eixo central, é capaz de coletar dados muito similares aos dos concorrentes, com a diferença que reúne todas as capacidades de captura em um mesmo equipamento, que pode se posicionado tanto dentro da água, quanto na copa de uma árvore.
Além de sensores de movimento, câmeras, microfones e compartimento para amostra de DNA ambiental de água ou solo, a solução também possui em sua estrutura bateria, GPS e sistema de comunicação sem fio que acessam uma inteligência artificial para identificação de espécies automatizada.
“Isso passa por identificar o que chamamos de classes de fontes acústicas, tipos de fontes que podem pertencer a uma espécie ou a rio, vento, chuva, porque o reconhecimento automático também inclui fontes não biológicas tipo física, como tormenta, chuva, ruído de motores, disparo de rifle. Há toda essa parte também que podemos falar que serve para a proteção desse terreno”, explica Michel André, que coordena a equipe.
A inteligência artificial recebeu como base de dados os estudos acústicos desenvolvidos desde 2017 pela equipe, que reúne estudiosos da Universidade da Catalunha e Pompeu Fabra de Barcelona, além da equipe de pesquisadores do Instituto Mamirauá, de Manaus.
Com esses dados, o equipamento já se tornou capaz de identificar 160 espécies por sons. “A gente criou um sistema que pode hoje muito bem assumir o papel de ser um sistema de monitoramento automatizado da biodiversidade brasileira. A gente já tem isso e já está pronto, foi implementado na unidade de conservação, no Instituto Mamirauá, e a gente está implementando em outras 20 unidades de conservação, no Brasil e fora do Brasil”, explica Emiliano Ramalho.
Insetos
Já a equipe Limelight Rainforest focou na biodiversidade de insetos. O grupo inovou nos modelos de armadilhas que foram acopladas em uma tecnologia também exclusiva desenvolvida pelo grupo norte-americano. Luzes noturnas trazem as inúmeras espécies até o ponto de captura das câmeras para que as imagens sejam finalmente analisadas por uma inteligência artificial.
“Percebemos que os insetos estão realmente ausentes nos dados e são um dos organismos mais biodiversos do planeta. São um alimento importante, são importantes em todos os aspectos do ecossistema. Portanto, uma das grandes partes que estamos tentando avançar é realmente construir esses bancos de dados e começar a entender quais insetos estão aqui”, explica Julie Allen, especialista em bioinformática.
O equipamento é uma plataforma de amostragem guiada por drone e que permite a coleta de informações e também de espécies para análise e sequenciamento de DNA nos laboratórios compactos.
“Estamos medindo várias formas diferentes de coletar dados, então temos dados acústicos, coletaremos sons de pássaros, sons de morcegos, outros sons, coletaremos eDNA, DNA ambiental da água, do ar e de superfícies, e também coletaremos os próprios insetos”, conta o coordenador do grupo Guillaume Charone.
Aplicabilidade
De acordo com o secretário de Economia Verde do Ministério Desenvolvimento, Indústria, Comércio e Serviços (MDIC), Rodrigo Rollemberg, o desenvolvimento desse tipo de inovação pode favorecer a liderança brasileira na transição para uma economia verde. Por essa razão, o governo federal tem incentivado iniciativas como a realização da final do XPrize Florestas Tropicais na Amazônia.
Para o secretário, tecnologias como as que estão sendo desenvolvidas pelas equipes competidoras poderão favorecer as cadeias produtivas da biodiversidade amazônica, além de consolidar os conhecimentos tradicionais por meio da ciência e viabilizar soluções para problemas enfrentados pelas comunidades tradicionais e os povos originários da região.
“A monilíase é uma doença do cacaueiro e do cupuaçuzeiro e o corte da árvore é necessário para enfrentar a praga. Mas, muitas vezes, as pessoas escondem a existência da planta doente com medo de perdê-la. Drones ligados à inteligência artificial com algorítmo que identifique a monilíase, permitiam, por exemplo a atuação da defesa sanitária”, diz.
Para reunir as inovações ao conhecimento, o MDIC pretende aproximar as pesquisas desenvolvidas pelo Centro de Bionegócios da Amazônia (CBA), em Manaus, às soluções tecnológicas que resultarem do concurso.
“Esse é o primeiro passo de uma parceria para que essas tecnologias possam se aproveitadas, possam ser disponibilizadas, possam ser reforçadas pelas instituições e pelas comunidades locais”, reforçou Rollemberg.