L’alto costo delle attrezzature fotografiche rappresenta un ostacolo per gli ambientalisti: i kit Pi Zero di Arribada sono un punto di svolta.
Al giorno d’oggi la fotografia timelapse e gli strumenti di monitoraggio accessibili da remoto vengono utilizzati abitualmente nella conservazione, ma nel 2017, quando Davies fondò la sua organizzazione no-profit Arribada, erano rivoluzionari. Desideroso di attirare l’attenzione sulle minacce alla fauna selvatica in diversi habitat e luoghi, ha iniziato a sviluppare strumenti di monitoraggio a basso costo: i costi delle attrezzature non dovrebbero essere un ostacolo per aiutare gli animali in grave pericolo di estinzione. Ha prodotto e progettato molteplici strumenti di osservazione della conservazione, da una trappola fotografica che si attiva e rileva un animale che passa, a un dispositivo che invia un avviso all’apparire di un particolare animale.
Davies ha fondato l’organizzazione ambientalista Arribada (il nome, che significa “arrivo”, si riferisce ai cicli di migrazione e nascita delle tartarughe marine) con l’obiettivo di utilizzare la tecnologia per dare un contributo ambientale positivo.
La sfida
Arribada aveva bisogno di un kit robusto e a basso costo che potesse essere utilizzato in località remote, spesso senza intervento umano. Il suo primo progetto era un tag per monitorare le tartarughe marine verdi: questo strumento avrebbe mostrato l’impatto che la pesca e l’attività umana stanno avendo e avrebbe aperto discussioni su quali protezioni avrebbero potuto essere introdotte per le specie in via di estinzione.
Per tracciare le tartarughe, la soluzione di Arribada dovrebbe essere impermeabile alle profondità in cui nuotano le tartarughe, oltre a poter funzionare in modo affidabile senza possibilità di intervento umano. Doveva inoltre essere conveniente e accessibile ai gruppi di ricerca locali.
La soluzione
Un Raspberry Pi Zero e un modulo fotocamera Raspberry Pi vengono racchiusi in un involucro leggero e impermeabile. Questo può essere attaccato, senza alcun danno, al guscio di una tartaruga marina, per seguirne il viaggio sotto le onde. Il dispositivo acquisisce foto, video e dati sulla posizione.
“Una volta registrato il video, la targhetta viene rilasciata dal guscio della tartaruga e viene recuperata dalla superficie dell’acqua due settimane dopo. Questo ci consente di acquisire filmati comportamentali sia delle tartarughe femmine che di quelli maschi”, spiega Davies.
Una sfida per il monitoraggio delle tartarughe è che i tag di posizione GPS sono efficaci solo quando la creatura emerge in superficie, il che spesso avviene per meno di due secondi. Riattivare i dispositivi di monitoraggio per ottenere una correzione della triangolazione non è istantaneo, quindi Arribada ha sviluppato il proprio tag Horizon Assisted-GPS come parte fondamentale del kit basato su Raspberry Pi Zero.
Il kit consente di discernere il comportamento delle tartarughe e la loro posizione. I primi tag tartaruga sono stati sviluppati quando l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico erano agli albori, ma, afferma Davies, ora ci troviamo in uno spazio molto diverso. “Potete immaginare il vantaggio di eseguire modelli di intelligenza artificiale sui dispositivi Raspberry Pi per la tartaruga marina: possiamo attivare il sistema, catturare una scena, elaborarla, possiamo persino far sì che il dispositivo prenda alcune decisioni intelligenti per capire se valga la pena registrarlo, restarae attivi o tornare in sleep mode”.
Oltre a prendere decisioni su come continuare a monitorare un sito, magari entrando in un ciclo di sonno e risvegliandosi di nuovo un’ora dopo per vedere cosa è cambiato, l’utilizzo di Raspberry Pi di Arribada offre vantaggi di apprendimento automatico. E’ possibile estrarre modelli, esaminarli e addestrarli un po’ di più, modificare e rivedere il contenuto video. Il tutto a un costo minimo, perché Raspberry Pi Zero è conveniente.
È un approccio che ha iniziato a caratterizzare Arribada come un sofisticato partner di ricerca, con le organizzazioni di conservazione che mostrano un reale interesse sui prossimi sviluppi di Edge ML.
Alcune iniziative necessitano di soluzioni su misura. Questo è stato il caso di Cipro, dove la Società per la protezione delle tartarughe (SPoT), una delle associazioni di beneficenza più antiche del paese, desiderava esplorare l’uso delle comunicazioni radio LoRa per monitorare l’attività di pesca.
Il gateway LoRaWAN basato sulla barca creato da Arribada può fornire una panoramica dettagliata dell’attività di pesca locale e segnalare qualsiasi potenziale invasione nei cinque siti critici di riproduzione delle tartarughe lungo la costa del paese. Le normative cipriote sulla telefonia mobile che richiedono la registrazione delle carte SIM dopo quattro mesi hanno reso problematico il loro utilizzo per le comunicazioni cellulari, da qui la configurazione LoRaWAN utilizzando un Raspberry Pi 4 con un HAT Raspberry Pi Power-over-Ethernet. Questa configurazione significava anche che non vi erano costi per i proprietari delle barche per avere un sistema di localizzazione a bordo. Un’antenna su un palo di otto metri offriva una visione chiara di tutti i pescherecci in un raggio di 15 km, fornendo un sistema di monitoraggio robusto e visibile.
Perché Raspberry Pi?
Raspberry Pi è diventato una chiave di volta per quasi tutti i progetti di Arribada. Davies spiega che è sempre stato uno degli strumenti che utilizza “perché è così accessibile e conveniente per chiunque esserne coinvolto”.
Davies ha utilizzato Raspberry Pi con vari HAT per creare qualunque strumento fosse necessario, ma dopo che Raspberry Pi Pico è diventato disponibile nel 2021, ha scoperto che la scheda microcontroller a basso costo spesso forniva una soluzione.
I risultati
Il filmato raccolto dai tag per tartarughe basati su Raspberry Pi di Arribada ha contribuito a quantificare il numero di tartarughe marine e a rivelare le loro posizioni di nidificazione, rafforzando le argomentazioni a favore del fatto che spiagge e aree costiere specifiche siano vietate in periodi specifici dell’anno: una protezione cruciale per questo specie in pericolo.
Anche il basso costo dell’hardware Raspberry Pi ha avuto un grande impatto. In precedenza, molti degli strumenti fotografici di cui gli ambientalisti avevano bisogno avevano prezzi così alti che i progetti di ricerca diventavano impraticabili o finivano per essere gravemente limitati nella portata e nell’impatto. Spesso non è stato possibile finanziare la quantità di kit realmente necessaria a un progetto, oppure gli elevati costi di riparazione e sostituzione hanno fatto sì che il monitoraggio potesse essere effettuato una sola volta invece che ripetuto per tenere traccia dei cambiamenti nel tempo.
Ridurre i costi con l’hardware Raspberry Pi standardizzato, ampiamente disponibile e facilmente sostituibile per la sostituzione o l’aggiornamento, è stato un punto di svolta. Invece di una fotocamera che costa £ 500, è possibile utilizzare un modulo fotocamera Raspberry Pi da meno di £ 50 con un Raspberry Pi Zero o Zero W. La capacità di implementare molti di questi kit molto più convenienti ha reso possibile coprire territori significativamente più ampi e fornire stime della popolazione più accurate. Nella maggior parte dei casi, una custodia impermeabile stampata in 3D è diventata l’elemento più costoso di ogni kit. E non appena è diventato disponibile il nuovo hardware della fotocamera Raspberry Pi, Arribada è stata in grado di apportare enormi miglioramenti alle capacità di acquisizione di immagini e video.
Arribada ha conquistato anche il progetto Penguin Watch, un ampio progetto di ricerca che monitora le popolazioni di pinguini in diverse parti del mondo. La configurazione della fotocamera Raspberry Pi controllata da Python di Arribada era almeno tre volte più economica delle fotocamere commerciali utilizzate in precedenza dai pinguinologi. La riduzione dei costi ha fatto sì che il team avesse molti meno scrupoli riguardo alla collocazione dei kit di monitoraggio e fosse più rilassato nel lasciare le apparecchiature in situ per il monitoraggio remoto, dove alcune unità sarebbero inevitabilmente soggette a danni.
In effetti, l’hardware si è dimostrato straordinariamente resistente alla temperatura: le unità fotocamera del Penguin Watch sono sopravvissute a tre inverni antartici prima che il team di Arribada effettuasse una visita di manutenzione. Sono stati in grado di recuperare tre anni di foto e hanno scoperto che le unità Raspberry Pi si erano attivate in modo affidabile per catturare una fotografia una volta al giorno tutti i giorni, salvando ogni singola immagine. Questo diario fotografico sui cambiamenti ambientali e i suoi effetti sulle popolazioni di pinguini ha contribuito direttamente alle conversazioni sul cambiamento climatico e sulla perdita di habitat.
(fonte: Raspberry Foundation)
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Luigi_Morelli
Definire ciò che si è non risulta mai semplice o intuitivo, in specie quando nella vita si cerca costantemente di migliorarsi, di crescere tanto professionalmente quanto emotivamente. Lavoro per contribuire al mutamento dei settori cardine della computer science e per offrire sintesi ragionate e consulenza ad aziende e pubblicazioni ICT, ma anche perche’ ciò che riesco a portare a termine mi dà soddisfazione, piacere. Così come mi piace suonare (sax, tastiere, chitarra), cantare, scrivere (ho pubblicato 350 articoli scientfici e 3 libri sinora, ma non ho concluso ciò che ho da dire), leggere, Adoro la matematica, la logica, la filosofia, la scienza e la tecnologia, ed inseguo quel concetto di homo novus rinascimentale, cercando di completare quelle sezioni della mia vita che ancora appaiono poco ricche.