Alla ricerca di indizi nella giungla con i droni
Un team guidato dall'ETH di Zurigo e dal WSL ha raggiunto la finale del concorso XPRIZE Rainforest. L'obiettivo del concorso internazionale di ricerca è promuovere lo sviluppo di tecnologie autonome che possano essere utilizzate per raccogliere dati sulla biodiversità.
In breve
- Sotto la guida di ricercatori dell'ETH di Zurigo e del WSL, il team BiodivX dell'ETH ha partecipato alle semifinali del concorso internazionale di ricerca XPRIZE Rainforest.
- Nella semifinale, le squadre hanno dapprima raccolto tracce di eDNA utilizzando droni e veicoli senza pilota senza mettere piede nella foresta pluviale. Hanno poi analizzato i dati raccolti e sono riusciti a identificare numerose specie vegetali e animali.
- Le tecnologie sviluppate sono state così convincenti che i ricercatori dell'ETH BiodivX sono stati uno dei sei team a partecipare alla finale del 2024.
pagina esternaXPRIZE Rainforest è una competizione internazionale, al termine della quale il team vincitore riceverà un premio in denaro pari a 10 milioni di dollari USA. L'obiettivo è promuovere lo sviluppo di tecnologie autonome che possano essere utilizzate per raccogliere dati sulla biodiversità. Utilizzando veicoli di ricerca senza equipaggio (i cosiddetti "rover") e droni, l'obiettivo è registrare la biodiversità nella foresta pluviale e quindi comprendere meglio questo ecosistema. Il concorso è iniziato nel 2019 con quasi 300 squadre, 13 delle quali hanno raggiunto le semifinali, che si sono svolte nella foresta pluviale di Singapore a maggio e giugno 2023. Anche il team ETH BiodivX, guidato dall'ETH di Zurigo e dal WSL, era presente sul posto con 29 persone provenienti da 13 Paesi per dimostrare l'efficacia delle tecnologie sviluppate congiuntamente. Al team dell'ETH BiodivX hanno contribuito in totale 56 persone provenienti da 15 organizzazioni diverse, tra cui i tre spin-off dell'ETH Restor, Diaxxo e SimplexDNA.
Il compito della semifinale
Ogni squadra ha avuto 72 ore per testare le tecnologie sviluppate: 24 ore per raccogliere i dati e 48 ore per analizzarli e preparare una relazione. Il compito era quello di individuare il maggior numero possibile di specie vegetali e animali in un'area assegnata di fitta giungla senza entrare nell'area stessa.
Il drone del team dell'ETH BiodivX ha volato nella foresta pluviale 41 volte nell'arco di 24 ore, raccogliendo 50 campioni di eDNA (acronimo di DNA ambientale). Si tratta di tracce di DNA che gli organismi viventi lasciano nel loro habitat, ad esempio attraverso le escrezioni o la perdita di particelle di pelle e capelli. La raccolta di eDNA consente di individuare diverse specie animali e vegetali in un'area specifica. Il team dell'ETH BiodivX ha utilizzato i droni per raccogliere tre diversi tipi di campioni di eDNA: Acqua, aria e campioni di superficie. Per raccogliere i campioni di superficie, i ricercatori hanno sviluppato una sonda che poteva essere utilizzata per prelevare tamponi da diverse superfici. Questa è stata collegata a un drone e può essere calata in profondità nella foresta pluviale utilizzando un argano. "Questo movimento ci permette di registrare il DNA ambientale dalle cime degli alberi, altrimenti inaccessibili", spiega l'ETH Stefano Mintchev, che ha partecipato al concorso.
Nella semifinale sono stati utilizzati anche un rover e un drone volante, sviluppati rispettivamente dai ricercatori dell'Università di Aarhus e della TU Delft. I due veicoli hanno prodotto 130 gigabyte di registrazioni video e audio durante le loro missioni nella foresta pluviale. I citizen scientist e gli algoritmi di intelligenza artificiale dell'organizzazione no-profit GainForest, con sede a Zurigo, hanno seguito questi viaggi in livestream, identificando così altre specie.
In un solo giorno è stata raccolta un'enorme quantità di dati: Sono state prodotte più di 12 milioni di sequenze di DNA e il team ha identificato un totale di 257 specie animali e vegetali nell'area della foresta pluviale studiata. I risultati sono stati riassunti in un rapporto di 70 pagine.
Condizioni di allenamento ideali allo zoo di Zurigo
Le condizioni di caldo e umidità della foresta pluviale rappresentano una sfida importante per l'elettronica utilizzata. ? stato inoltre necessario fare pratica di campionamento prima che i ricercatori partissero per Singapore. Fortunatamente, lo zoo di Zurigo ha deciso di allenarsi nella foresta pluviale di Masoala. "Oltre alla missione educativa, alla conservazione della natura e alla protezione delle specie, la ricerca è uno dei quattro compiti centrali di uno zoo moderno. Questa collaborazione con l'ETH di Zurigo è un ottimo esempio di come la foresta pluviale Masoala possa essere utilizzata per testare e ottimizzare i metodi di ricerca prima del loro utilizzo sul campo", afferma la dott.ssa Leyla Davis, curatrice della ricerca dello zoo di Zurigo.
La finale del 2024
Lunedì 24 luglio, il pagina esternaConferenza ICCB 2023 Sono stati annunciati i sei finalisti del concorso XPRIZE Rainforest. Il lavoro intenso e a lungo termine sul progetto ha dato i suoi frutti: il gruppo di Lavorare all'ETH BiodivX è arrivato alla fase finale della competizione. "Questo risultato rappresenta un'importante pietra miliare per il nostro team. Dobbiamo il nostro successo all'eccezionale mix di persone di diverse discipline che hanno contribuito con le loro idee e le loro diverse competenze nei campi della robotica, del sequenziamento del DNA, delle scienze sociali e di altri settori", spiega Stefano Mintchev.
La professoressa Kristy Deiner dell'ETH aggiunge: "Non potrebbe esserci momento migliore per un concorso come questo per trovare le soluzioni necessarie ad affrontare la crisi della biodiversità. Siamo onorati di essere tra i finalisti. Le sei squadre che sono arrivate in finale possono ora rivedere le loro tecnologie prima della finale del 2024.