La biodiversità è minacciata ovunque. Secondo il WWF, le popolazioni di animali selvatici sono diminuite del 69% dal 1970. Le specie si stanno estinguendo a un ritmo più di 1000 volte superiore a quello naturale. Le cifre sono agghiaccianti: circa il 40% delle specie vegetali è a rischio di estinzione, il 41% degli anfibi, il 27% dei mammiferi e il 13% degli uccelli. Se il cambiamento climatico o il fabbisogno energetico non aiutano a invertire la tendenza, il progresso tecnologico e la ricerca scientifica contribuiscono a mitigarne gli effetti.
Istituita dieci anni fa dalle Nazioni Unite, la Giornata mondiale della fauna selvatica celebra l’adozione della Convenzione sul commercio internazionale delle specie di flora e fauna selvatiche minacciate di estinzione (CITES) il 3 marzo 1973. All’EPFL, diversi laboratori stanno lavorando a diversi progetti che possono aiutare a identificare, monitorare o preservare la fauna selvatica.
Tracciare la fauna selvatica dal cielo
Il professore ha riunito scienziati di istituzioni accademiche, aziende pubbliche e ONG che lavorano all’intersezione tra ecologia della conservazione, tecnologia dei droni e computer vision. Hanno creato la WildDrone Network, un’iniziativa internazionale che mira a rivoluzionare la conservazione della fauna selvatica utilizzando i droni attraverso progetti di dottorato, dieci dei quali sono finanziati dal programma Marie Sklodowska-Curie Actions Doctoral Networks, due da UK Research and Innovation (UKRI) e uno dal Secretary of State for Education, Research and Innovation (SEFRI).
I droni hanno rappresentato una vera e propria svolta nel monitoraggio della fauna selvatica", afferma. Non solo possono coprire più terreno di un elicottero, ad esempio, ma sono anche più economici, più sicuri e più adattabili". Invece di contare le popolazioni di animali ogni pochi mesi, i droni dotati di visione computerizzata con intelligenza artificiale possono essere impiegati secondo le necessità e fornire informazioni utili in tempo quasi reale.
Ma potremmo ancora fare di meglio. "Oggi possiamo creare modelli di intelligenza artificiale che funzionano bene in un contesto, ad esempio in una particolare riserva naturale. Tuttavia, è ancora difficile applicare i modelli ad altre riserve, o alla stessa riserva ma in un periodo diverso dell’anno", afferma Tuia. Uno dei componenti dell’iniziativa WildDrone, che sarà sviluppato all’EPFL, affronterà questo problema di generalizzazione.
Devis Tuia utilizza soluzioni basate sull’intelligenza artificiale per valutare le popolazioni animali, ad esempio nella riserva di Kuzikus in Namibia, dove ha già condotto diversi progetti. Il suo team monitora la popolazione di uccelli marini costieri, come la sterna reale africana, utilizzando i droni. E più vicino a noi, queste soluzioni vengono utilizzate per studiare le interazioni tra animali selvatici nel Parco Nazionale Svizzero.
Il sogno sarebbe quello di poter monitorare gli animali senza danneggiarli o disturbarli e di fornire ai ranger le informazioni in tempo reale di cui hanno bisogno per svolgere il loro lavoro di protezione della fauna selvatica", afferma Tuia. Forse tra qualche anno potremo spingerci ancora più in là e supportare i responsabili delle decisioni con le informazioni di cui hanno bisogno per progettare strategie migliori e ridurre i conflitti, soprattutto con i bracconieri o tra animali ed esseri umani".
Prendersi cura dei coralli
Oggi metà della barriera corallina mondiale è distrutta. Non si tratta solo di colori magnifici, ma di un intero ecosistema che sta collassando, colpendo sia le alghe unicellulari sia le popolazioni che vivono di pesca costiera. Diversi laboratori dell’EPFL sono venuti in aiuto di questi animali marini. Ad esempio, il Laboratorio di geochimica biologica (LGB), attraverso il Centro transnazionale del Mar Rosso, sta conducendo un progetto per valutare la resilienza dei coralli del Mar Rosso al riscaldamento globale e all’inquinamento. Guidato da Anders Meibom, l’LGB sta studiando il potenziale di adattamento di questi coralli eccezionalmente resistenti sottoponendoli alle temperature più elevate. L’ECEO, invece, utilizza una semplice GoPro per mappare ampie sezioni di barriere coralline poco profonde. Utilizzando l’intelligenza artificiale, gli scienziati possono quindi identificare la loro composizione, lo stato di degrado e l’eventuale presenza di rifiuti. Una terza area mira a comprendere e prevedere il potenziale di adattamento dei coralli combinando informazioni genomiche e ambientali (temperature, correnti, ecc.), in particolare dai dati satellitari. Chiamata genomica ambientale, è una delle aree di competenza del gruppo GEOME - ex Laboratorio di Sistemi Informativi Geografici (LASIG) e ora collegato al LGB - che ha già portato avanti progetti simili nel Pacifico meridionale, ma anche sulla terraferma per studiare, ad esempio, il potenziale di adattamento delle specie domestiche in Uganda, Marocco e diversi Paesi europei.
Tracciamento comportamentale
Su scala più ridotta, gli scienziati sono interessati a studiare il comportamento degli animali per comprenderli e proteggerli meglio. Un aspetto fondamentale della quantificazione del comportamento animale è la "stima della posa", un termine che si riferisce alla capacità di un computer di identificare la posizione e l’orientamento delle diverse parti del corpo di un animale. Mentre il compito è facile in laboratorio, posizionando semplici sensori sull’animale, è inimmaginabile nella savana o su una banchisa... Alexander Mathis e Mackenzie Mathis, entrambi professori all’EPFL, hanno quindi progettato un sistema di tracciamento "senza marcatori" per gli animali. DeepLabCut, il software che hanno sviluppato, utilizza il deep learning per "insegnare" ai computer a riconoscere le parti del corpo degli animali senza bisogno di marcatori fisici o virtuali.
Infine, mentre alcune specie selvatiche stanno scomparendo, altre stanno tornando in auge. È il caso del lupo, in particolare in Svizzera, che si sta comportando meravigliosamente bene, con grande disappunto degli allevatori. Per questo Miya Ferrisse e Olivier Stähli, studenti dell’EPFL, hanno sviluppato un microfono, chiamato "Smart mic", in grado di registrare e identificare i rumori degli animali grazie all’intelligenza artificiale. È stato testato con successo sui lupi nelle Alpi svizzere e sugli elefanti in Sudafrica. Una volta localizzato un animale, i sorveglianti della fauna selvatica possono agire di conseguenza in tempo reale attraverso notifiche ricevute sui loro smartphone. Questa tecnologia mira a contribuire alla conservazione della biodiversità e alla coesistenza tra animali ed esseri umani. Insieme a due studenti tedeschi, Miya Ferrisse e Olivier Stähli hanno creato una start-up, Synature, per sviluppare e commercializzare il loro dispositivo.
