Giám sát rừng ở Ý: AI và các công nghệ mới vì sức khỏe của những khu rừng

Bốn mô-đun, từ mặt đất đến đám mây, theo dõi những gì xảy ra trong rừng. Từ độ ẩm đất đến sự hiện diện của bọ cánh cứng: việc giám sát rừng mang diện mạo của một hệ sinh thái được kết nối, được thiết kế để thu thập các tín hiệu trong thời gian thực mà việc khảo sát định kỳ có thể bỏ sót. 

Đây không phải là vấn đề của tương lai, mà là vấn đề của hiện tại trong lĩnh vực bảo vệ môi trường mà đang ngày càng trở nên đậm chất công nghệ nhờ một công ty khởi nghiệp của Ý. Ý tưởng cải thiện quy trình này nảy sinh sau cơn bão Vaia, cơn bão đã tàn phá nhiều khu vực miền núi, cho thấy sự mong manh của các hệ sinh thái vùng núi Alps. 

Khu rừng trở thành một hệ thống cần được lắng nghe 

Từ sự trao đổi với các kỹ sư lâm nghiệp,một phát minh Made in Italy đã ra đời, kết hợp thiết kế sản phẩm, công nghệ cảm biến và trí tuệ nhân tạo. Hạn hán, côn trùng xâm lấn và điều kiện khó khăn ở vùng núi Alps cho thấy một khoảng cách: Tự nhiên thay đổi nhanh chóng, trong khi nhiều công cụ quan sát vẫn là thủ công, mang tính cục bộ hoặc được thiết kế chủ yếu cho mục đích nghiên cứu. 

Câu trả lời của Ý cho những biến đổi này là một hệ sinh thái công nghệ đồng bộ và được thiết kế để chống chịu điều kiện ngoài trời. Dữ liệu về đất, vi khí hậu, cây cối và côn trùng đều hội tụ vào cùng một luồng thông tin, được hiển thị trực quan thông qua một giao diện lấy cảm hứng từ sự rõ ràng của các công cụ nông nghiệp. Chính trong khả năng kết hợp hài hòa giữa hình thức, công năng và tri thức về vùng đất ấy, người ta nhận diện được một diện mạo đương đại của Made in Italy.  

Từ rừng đến đám mây: Việc thu thập dữ liệu được tự động hóa 

Việc lắng nghe khu rừng được thực hiện bằng bốn thiết bị chuyên dụng. TERRAE, được đặt ở gốc cây, đo độ ẩm đất, nhiệt độ và ánh sáng mặt trời. Thiết bị này được kết nối với ABES, một bẫy được trang bị cảm biến quang học để phát hiện sự hiện diện của bọ cánh cứng trong thời gian thực. Trên thân cây, FOMES ghi lại sự sinh trưởng và chuyển động của cây, thậm chí phát hiện cả những thay đổi nhỏ nhất. Cuối cùng, GIBBA thu thập các số liệu và chuyển chúng lên đám mây thông qua mạng LoRaWAN. 

Dữ liệu được đưa vào một bảng điều khiển được thiết kế để theo dõi từng cây trong khu rừng. Việc thu thập dữ liệu tự động giúp lưu giữ lịch sử và giúp so sánh các thông tin mà nếu quan sát riêng lẻ sẽ mang lại một bức tranh không hoàn chỉnh. Do đó, sự kết hợp này lấp đầy khoảng trống giữa các giải pháp phức tạp dành cho nghiên cứu và các công cụ thủ công thiếu dữ liệu liên tục. 

Công nghệ trí tuệ nhân tạo Made in Italy để giám sát các hệ sinh thái vùng núi Alps 

Tuy nhiên, mạng lưới cảm biến không chỉ dừng lại ở việc đo lường. Mỗi lần thu thập dữ liệu đều cung cấp thông tin cho một bản sao kỹ thuật số được thiết kế để tự động cập nhật từng ngày và phản ánh sự phát triển của khu rừng. Bằng cách mở rộng cơ sở dữ liệu lịch sử, mục tiêu là dần dần làm cho mô hình trở nên chính xác hơn và giúp các kỹ thuật viên phát hiện sớm các tình huống rủi ro tiềm ẩn. 

Chính trong bước này,trí tuệ nhân tạo giao thoa với quản lý rừng: nó kết nối dữ liệu từ mặt đất, vi khí hậu, cây cối và côn trùng, mà không thay thế kinh nghiệm của những người hiểu rõ về lãnh thổ. Theo tờ Repubblica, ngoài các phép đo tại hiện trường, còn có thêm thông tin thu được từ hình ảnh vệ tinh để phát hiện tình trạng sâu bọ phá hoại, căng thẳng hạn hán và các dấu hiệu suy thoái khác. Công nghệ mở rộng bức tranh tổng thể có sẵn; việc đánh giá các biện pháp can thiệp vẫn được giao cho các kỹ thuật viên. 

Từ giải James Dyson Award đến các thử nghiệm trong rừng 

Sự kết hợp các công nghệ này để bảo vệ môi trường đã thu hút được sự quan tâm lớn, đến mức vào năm 2025, phát minh này được chọn là quán quân cấp quốc gia của James Dyson Award. Giải thưởng này thu hút sự chú ý đến một hành trình được xây dựng thông qua các thử nghiệm thực địa, bắt đầu với các cảm biến Arduino, bộ vỏ in 3D và các giải pháp tạm thời. Các thử nghiệm đầu tiên mang lại dữ liệu hữu ích, nhưng cũng cho thấy tình trạng thấm nước, pin có tuổi thọ ngắn và kết nối LoRaWAN yếu, đặc biệt là ở những khu vực rừng rậm rạp nhất. 

Để vượt qua những trở ngại, lựa chọn được đưa ra rất đơn giản và thể hiện một khía cạnh điển hình của những đổi mới Made in Italy. Thông qua sự trao đổi với các kỹ sư lâm nghiệp, những người hàng ngày thực hiện công tác giám sát rừng, hình dạng của các bẫy, độ kín của vỏ và sự liên kết giữa các mô-đun đều được điều chỉnh để đáp ứng tốt hơn với các yêu cầu. Cuộc thử nghiệm ở tỉnh Bergamo, với Hiệp hội Lâm nghiệp Valle Averara, đã đưa các yếu tố mưa, mật độ thảm thực vật, thời lượng pin và chất lượng tín hiệu vào quá trình thiết kế. Nỗ lực đạt đến sự xuất sắc này thể hiện năng lực của Ý trong việc chuyển đổi năng lực chuyên môn bản địa cùng nghiên cứu ứng dụng thành các giải pháp cụ thể. 

Tại sao việc giám sát rừng lại quan trọng đối với khả năng phục hồi khí hậu 

Một khu rừng không thay đổi thông qua một dấu hiệu rõ ràng duy nhất. Những thay đổi về đất, vi khí hậu và chuyển động của cây cối trở nên có ý nghĩa khi được quan sát cùng nhau và được lưu giữ theo thời gian. Tính liên tục này cũng cho phép liên kết các thông tin được thu thập vào các thời điểm khác nhau, xây dựng một bộ nhớ về hệ sinh thái đi kèm với kinh nghiệm của các kỹ thuật viên và làm cho các biến đổi dễ nhận biết hơn, nếu không sẽ rất khó nhận ra từng biến đổi riêng lẻ.

Chính ở đây, việc giám sát liên tục có thể cung cấp cho các kỹ thuật viên và hiệp hội một cơ sở chính xác hơn để định hướng các cuộc kiểm tra, kiểm soát và can thiệp. Đằng sau vẻ ổn định bề ngoài của khu rừng là sự tồn tại song song của những trạng thái cân bằng mong manh và luôn biến đổi. Do đó, các bước phát triển tiếp theo nhằm mục đích làm cho phần cứng trở nên đáng tin cậy hơn khi sử dụng lâu dài ngoài trời và bảng điều khiển cũng có thể được các hiệp hội, doanh nghiệp và người dân sử dụng. Do đó, công nghệ trở thành một công cụ để thấu hiểu và bảo vệ rừng, mang lại sự quan tâm đến những nơi sống động, gắn liền vớibản sắc, văn hóa và truyền thống của các vùng lãnh thổ. 

Phát triển bền vững của Ý vươn tầm quốc tế với OppotunItaly 

Trong các cảm biến chuyển hóa các tín hiệu từ rừng thành kiến thức, người ta nhận ra thiên tài của nước Ý: một bí quyết kết hợp truyền thống chăm sóc và bảo vệ lãnh thổ với các tiềm năng mở ra bởi thiết kế, công nghệ cảm biến và trí tuệ nhân tạo. Đó là một tầm nhìn của Made in Italy, nơi những năng lực chuyên môn bắt nguồn từ các địa phương trở thành những giải pháp hướng tới tương lai. OpportunItaly đẩy mạnh quảng bá các doanh nghiệp Ý đang nỗ lực bảo vệ môi trường mỗi ngày. Các nhà mua hàng và công ty nước ngoài có thể sử dụng các dịch vụ chuyên biệt như Buyers Club (Câu lạc bộ Người mua hàng), được thiết kế để tạo ra các mối liên kết chiến lược với những nhân tố chủ chốt trong chuỗi cung ứng bền vững Made in Italy. Tham gia chương trình và khám phá ngay tất cả các doanh nghiệp trong ngành. 

Nguồn 
James Dyson Award 
IED 
Repubblica Green&Blue  

Tóm tắt

• Một công ty khởi nghiệp của Ý đã bắt đầu theo dõi sức khỏe của rừng thông qua AI, phân tích dữ liệu và cảm biến thông minh. 

• Có bốn cảm biến: TERRAE, đo độ ẩm đất, nhiệt độ và ánh sáng; ABES, phát hiện bọ cánh cứng bằng cảm biến quang học, FOMES, theo dõi sự phát triển và chuyển động của cây, trong khi GIBBA chuyển dữ liệu lên đám mây thông qua LoRaWAN. 

• Các dữ liệu thu thập được cung cấp cho một bảng điều khiển và một bản sao kỹ thuật số được cập nhật liên tục. 

• Khả năng dự đoán là một mục tiêu phát triển được hỗ trợ bởi việc thu thập dữ liệu liên tục. 
  
  

  Tham gia chương trình