Claire Swedberg
Em algumas regiões florestais remotas ao redor do mundo, a tecnologia da Internet das Coisas (IoT) está atenta aos sons de equipamentos pesados, o que pode ser uma indicação de extração ilegal de madeira. Uma solução que aproveita os dispositivos de transmissão acústica alimentados por energia solar, fornecidos pela Rainforest Connection, usa conectividade baseada em LoRa para enviar áudio para um servidor. Antes que a transferência de dados possa ocorrer, no entanto, o computador embutido do dispositivo emprega inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina para analisar os dados do sensor capturados na selva ou floresta. Ao interpretar os sons ao seu redor, os dispositivos podem diferenciar uma motosserra de um som natural – vento, por exemplo – e emitir alertas para alertar os funcionários se houver exploração madeireira ou caça ilegal.
O dispositivo sem fio Guardian da Rainforest Connection se assemelha a um aglomerado de folhas e é montado no topo das árvores. Ele captura energia do Sol por meio de painéis solares, conecta-se via redes celulares GSM quando disponíveis ou satélites de órbita baixa da Terra via tecnologia de satélite da Swarm (adquirida em 2021 pela empresa de satélites SpaceX), e encaminha os dados para uma plataforma baseada em nuvem. O sistema Swarm usa uma modulação física LoRa de e para o espaço, mas o próprio protocolo de rede do Swarm via satélite. Uma vez instalado, o dispositivo carrega uma gravação contínua da paisagem sonora do ambiente ao redor, explica Bourhan Yassin, CEO da Rainforest Connection.
Rainforest Connection usa acústica para soluções projetadas para detectar atividades ilegais, como extração de madeira ou caça ilegal em florestas tropicais e ecossistemas em todo o mundo, e para monitorar a biodiversidade para ajudar nos esforços de conservação. A empresa sem fins lucrativos 501C3 fornece soluções baseadas em tecnologia para proteção de florestas tropicais desde que foi lançada em 2013. O desmatamento é um problema global, ocorrendo especialmente em países com florestas tropicais densas, como Brasil e Malásia. “Setenta a 80 por cento de suas emissões de gases de efeito estufa vêm do desmatamento ilegal”, diz Yassin, acrescentando que a extração de madeira é o segundo maior contribuinte para essas emissões.
Os fundadores da empresa lançaram a plataforma Guardian como uma solução potencial para a extração de madeira que acontecia sem controle em Sumatra, uma das Ilhas da Sonda da Indonésia. Sumatra tem um esforço contínuo para proteger seus gibões ameaçados, mas os desafios relacionados à redução do habitat foram esmagadores. “Descobrimos que, em vez de gastar seu tempo [e recursos] concentrando-se na reabilitação de gibões”, lembra Yassin, “eles estavam impedindo a entrada de madeireiros na área protegida”.
A solução começou com celulares reciclados doados de todo o mundo, além de softwares personalizados. A Rainforest Connection construiu os telefones em caixas com painéis solares e os implantou em Sumatra. Os telefones captavam sons e encaminhavam dados usando a rede celular GSM. Vários anos atrás, a empresa começou a construir seus próprios dispositivos sensores usando placas lógicas personalizadas e agora não emprega mais telefones celulares.
Os dispositivos sensores personalizados capturam os sons do ambiente ao redor e encaminham esses dados usando a rede celular GSM, e eles têm recursos de processamento que os telefones celulares recondicionados não possuíam. “Nós basicamente nos afastamos dos telefones celulares reciclados e tínhamos nosso próprio minicomputador autoalimentado”, diz Yassin. No entanto, ele observa, muitas áreas carecem de conectividade celular. “Obviamente, houve problemas em áreas remotas. Queríamos colocar esses dispositivos Guardian em todos os lugares da floresta sem ter que nos preocupar com a disponibilidade de uma rede GSM.”
Vários anos atrás, a Rainforest Connection começou a fazer experimentos com satélites de órbita baixa da Terra. Em geral, no entanto, as tecnologias de satélite eram complicadas de serem incorporadas aos dispositivos Guardian e caras de usar. A empresa começou assim a trabalhar com a Swarm na solução de tecnologia de satélite desta última. A empresa construiu seus próprios dispositivos de sensores de áudio e incorporou rádios Swarm, que enviam dados para os satélites da órbita baixa da Terra por meio de transmissão de baixa energia, de acordo com Sara Spangelo, diretora sênior, cofundadora e ex-CEO da SpaceX.
Antes de implantar a tecnologia, a Rainforest Connection trabalha com um parceiro local para uma região protegida específica, a fim de identificar uma área de preocupação. A organização emprega pessoal especializado que pode entrar em uma floresta e escalar as árvores para montar dispositivos Guardian no dossel, geralmente a uma altura de 25 metros (82 pés) ou mais. Rainforest Connection também pode treinar indivíduos locais para instalar o sistema por conta própria. Os dispositivos devem ser capazes de acessar a luz solar, bem como transmitir sinais para o céu, em direção aos satélites, com pouca obstrução.
Uma vez que o Guardian é instalado, seu microfone permanece ligado o tempo todo. O processador integrado do dispositivo analisa o áudio recebido antes de transmitir os dados filtrados ao servidor. Como resultado, os sensores alertam os guardas florestais sobre essa ameaça e fornecem informações que lhes permitem agir. A tecnologia LoRa, diz Yassin, foi “um avanço maravilhoso no envio de alertas em tempo real”, e o sistema Swarm agora está sendo testado.
“Esta não é apenas uma comunicação de backup para nós”, afirma Yassin. “Toda a solução é baseada na conectividade Swarm.” Isso significa detectar problemas na floresta enquanto algo ainda pode ser feito a respeito. “Ser capaz de pegá-los em flagrante é muito, muito importante.” A capacidade de gerenciar os dados no nível do dispositivo antes de transmiti-los via satélite baseado em LoRa foi crucial para o sucesso da solução, acrescenta ele, pois reduz significativamente a quantidade de informações enviadas. O protocolo LoRa é projetado para pequenas quantidades de transmissão de dados ao mesmo tempo em grandes distâncias.
“Carregar tantos dados para a nuvem, quando você está gravando 24 horas por dia, 7 dias por semana, é uma carga bastante pesada”, explica Yassin, “especialmente quando você está fazendo isso no meio da floresta. Ser capaz de analisar no dispositivo em si nos dá essa capacidade de filtrar os dados ou obter apenas os dados que importam.” Em última análise, diz ele, ao realizar a detecção de ameaças, os usuários precisam apenas de uma pequena quantidade de informações sobre os dados capturados pelo microfone.
Outro recurso que o Rainforest Connection fornece com seus dados de áudio do Guardian é o sistema de monitoramento da biodiversidade. A organização emprega cientistas para criar um algoritmo em torno dos sons provenientes de uma determinada floresta, para determinar quanta biodiversidade existe (incluindo sons de pássaros, répteis ou mamíferos) a fim de garantir uma quantidade saudável de diversidade.
A falta de diversidade sólida é uma indicação de que uma floresta pode exigir programas de reabilitação ou conservação. Em qualquer cenário – detecção de ameaças ou monitoramento da biodiversidade – a transmissão de dados depende de conectividade regular com satélites Swarm em órbita. Mais satélites desse tipo estão sendo lançados pela SpaceX anualmente, relata Spangelo, e as transmissões são normalmente possíveis em intervalos entre a cada 90 minutos e a cada quatro horas. Os dispositivos estão sendo usados em áreas próximas ao equador, onde as transmissões por satélite são menos frequentes do que em outras partes do mundo.
As latências variam de acordo com a latitude e os intervalos de transmissão nos locais costumam ser suficientes, diz Yassin, já que as operações de extração de madeira tendem a exigir a movimentação de equipamentos e veículos pesados, que permanecem no local por dias em vez de horas. Os madeireiros ilegais são geralmente grandes organizações, abrindo caminho pelas florestas e extraindo madeira intensivamente. “Não é uma operação pequena”, diz Yassin, “portanto, depois de algumas horas, eles não terão deixado a área”. Algumas operações madeireiras ilegais até constroem estradas e realizam seu trabalho por uma estação seca inteira sem serem detectadas.
Os dispositivos vêm com comunicação bidirecional, permitindo que a empresa envie atualizações de firmware e receba informações sobre a saúde e o status da bateria. Para tecnologias como dispositivos IoT movidos a energia solar, a floresta tropical é um ambiente imprevisível. Se um dispositivo cair de uma árvore, ou se um bugio o soltar de sua montagem em um galho, ele perderá energia solar e a falta de sinal resultante será detectada.
O dispositivo Guardian atinge uma área de cerca de 1,5 km (0,9 milhas), diz Yassin, de modo que pode acomodar uma área de quase 7 quilômetros quadrados (2,7 milhas quadradas) com um único dispositivo. Se o dispositivo for usado para biodiversidade, a área de cobertura é muito mais restrita – geralmente cerca de 500 metros (0,3 milhas) – enquanto ouve apenas as vocalizações das espécies. O sistema também pode detectar anomalias como tiros, bem como ouvir a presença de vozes humanas ou cães, o que pode indicar caça ilegal.
Até o momento, a Rainforest Connection implementou sua tecnologia em 32 países ao redor do mundo, inclusive no Alto Rio, Brasil, e participou de projetos apoiados pela USAID. Seus dispositivos são implantados no Equador e no Peru, bem como em partes do Sudeste Asiático, Europa e África. A maioria de seus clientes são organizações de conservação, diz Yassin. Desde que os dispositivos foram implantados, ele relata, os sensores transmitiram alertas relacionados a dezenas de milhares de detecções, que levaram a investigações.
A tecnologia ainda não obteve um resultado líquido positivo, devido à grande quantidade de atividades de desmatamento que ocorrem apenas no Brasil. Outro desafio é a falta de fiscalização por parte de alguns governos nacionais. Mas nas áreas limitadas onde os sensores foram implantados, Yassin diz: “[Guardian] faz uma enorme diferença e, como resultado, causou uma redução no desmatamento. Acho que nosso objetivo é tornar isso uma plataforma aberta e barata o suficiente para que qualquer um possa [implantá-lo] em qualquer lugar.”
Enquanto isso, diz Yassan, a rede de satélites da Swarm continuará a crescer. A SpaceX adicionou entre 40 e 50 satélites desde a aquisição, observa Spangelo, e nos últimos anos a empresa aumentou sua produção de tecnologia dez vezes desde o ano passado até 2022.