Robotiikka

Lennokit keräävät DNA:ta puiden latvoista uudella lähestymistavalla suojelupyrkimyksiin

mm
Lisää Securities.io suosikkilähteisiisi Google-palvelussa
Ilmoitus: Securities.io voi saada korvauksen, kun käytät arvioimiemme tuotteiden linkkejä. Tämä ei vaikuta toimituksellisiin arvioihimme. Emme ole rekisteröity sijoitusneuvoja; tämä ei ole sijoitusneuvontaa. Lue kumppanuusilmoituksemme.
Drone Flying Over Trees

Jotta ekosysteemi olisi terve, tarvitsemme biologista monimuotoisuutta, sillä se tukee kaikkea elämää maapallolla, myös ihmisiä. Ilman monipuolista mikrobien, kasvien ja eläinten kirjoa emme voi ylläpitää tasapainoista ympäristöä.

Biologinen monimuotoisuus tarjoaa ekosysteemipalveluja, kuten puhdasta ilmaa, makeaa vettä ja tulvasuojelua, jotka ovat elintärkeitä ihmisten hyvinvoinnille. Se tukee myös ruokaturvaa, auttaa hiilen sitomisessa, detoksifioi ja hajottaa jätettä, lisää organismien resilienssiä ja auttaa säätelemään tauteja. Kasvien ja eläinten geenit käytetään jopa lääkkeiden ja farmaseuttisten tuotteiden kehittämiseen.

Joten on selvää, että tarvitsemme paremman ymmärryksen biologisesta monimuotoisuudesta. Tehokas väline monimuotoisuuden tutkimiseen metsissä ja puiden latvoissa on ympäristön DNA:n (eDNA) analyysi. Kuitenkin eDNA-näytteiden kerääminen ei ole helppoa tällaisissa korkeissa ja monimutkaisissa ympäristöissä.

Perinteisesti tähän on käytetty työläitä menetelmiä, kuten puiden pyörimistä tai pintanauhoitusta. Satelliittikuvien hyödyntäminen tai nostureiden käyttö alueiden tutkimiseen vaati paitsi merkittävää ponnistelua riittävän kattavuuden saavuttamiseksi, myös kärsi tarkkuudesta.

Mutta nyt se on muuttumassa. Lennokit ovat valmiina mullistamaan tilanteen tarjoamalla lähikuvia, tarkkaa resoluutiota ja tiedonkeruukapasiteettia.

Uusi tutkimus ehdotti miehittämättömien ilma-alusten (UAV) käyttöä puiden latvojen biologisen monimuotoisuuden tutkimiseen, erityisesti kaukaisilla ja vaikeasti saavutettavilla alueilla. Tämä tarkoittaa, että lennokit suorittavat työn turvallisesti ilman, että ihmisten tarvitsee mennä vaikeasti saavutettaviin kohteisiin, kuten trooppisiin sademetsiin, keräämään geneettistä materiaalia puiden latvoista, samalla auttaen meitä syventämään ymmärrystämme monimuotoisuudesta.

eDNA:n kerääminen lennokeillaeDNA:n kerääminen kasveista

eDNA löytyy biologisista aineista, kuten limasta, ulosteista ja kuolleista ihosoluista, ja sitä on käytetty monimuotoisuuden tarkasteluun jo useiden vuosikymmenten ajan. Käytettynä monimuotoisuuden luettelointiin ja seurantaan, DNA-jäljet auttavat tutkijoita selvittämään, mitkä lajit ovat läsnä tietyllä alueella.

Menneen vuoden alussa ETH Zürichin tutkimuslaitoksen tutkijat käyttivät tätä tekniikkaa selvittääkseen, mitkä lajit käyttävät metsän latvoa rakentaakseen kotejaan.

Rakentaakseen tämän erityisen lennokin, joka pystyy itsenäisesti keräämään näytteitä puun oksilta, ETH Zürichin tutkijat yhdessä Sveitsin liittovaltion tutkimuslaitoksen WSL:n kanssa tekivät yhteistyötä yrityksen SPYGEN kanssa.

Lennokki varustettiin alapuolelleen tarttuvilla nauhoilla. UAV laskeutui varovasti oksille, ja kun yleinen materiaali siirtyi oksilta näihin tarttumiin, se analysoitiin.

Mutta oksat vaihtelevat paksuudeltaan ja joustavuudeltaan. Lennokin lähestyminen oksaa ja pysyminen vakaana näytteiden ottamiseksi osoittautui merkittäväksi haasteeksi tutkijoille.

“Laskuminen oksille vaatii monimutkaista ohjausta.”

– Stefano Mintchev, ympäristörobotiikan professori ETH Zürichissä ja WSL:ssä tuolloin

Joten tiimi varusteli lennokin voimantunnistuskotelolla, jonka avulla alusta pystyi mittaamaan oksan joustavuutta ja käyttämään sitä liikkumiseen. Laitetta testattiin seitsemällä puulajilla, ja näytteistä löytyi DNA:ta 21:stä eri organismiryhmästä, mukaan lukien linnut, hyönteiset ja nisäkkäät.

Vaikka tämä on helpompi, nopeampi ja turvallisempi vaihtoehto kuin lähettää biologeja korkealle puiden latvoihin, edes tämä menetelmä ei ole täysin riskitön.

Lennokin käytössä on riski paitsi vahingoittaa puuta myös itse lennokki, jos tapahtuu tahaton kova törmäys. Lisäksi näytteiden kerääminen rajoittuu vain niihin oksiin, joille lennokki laskeutuu. Näin ollen, vaikka tulokset ovat olleet “myönteisiä”, lennokki tarvitsee parannuksia.

Parannettu järjestelmä biologisen monimuotoisuuden tutkimiseen

Nyt ETH Zürichin tutkijat ovat luoneet uuden, räätälöidyn robottijärjestelmän. Tämä uusi lähestymistapa UAV:ille eDNA:n keräämiseksi puiden latvoissa käyttää pintanauhoitustekniikkaa.

Steffen Kirchgeorgin, ETH Zürichin robotiikan tohtorikoulutuksen opiskelijan, johdolla tutkimus kehitti näytteenottojärjestelmän, jossa on tasainen kankainen koetule. Fleece-kangas on leikattu ympyräksi, samankaltaisesti kuin kahvinsuodatin, ja siihen on kiinnitetty lasikuitunauhoja rakenteen antamiseksi.

Koetule lasketaan alas köyden avulla, joka on kiinnitetty nostolaitteeseen, joka on asennettu nelikopterin alapuolelle. Näin lennokki pysyy kasvillisuuden ulkopuolella.

Lennokki varustettiin myös anturilla, joka estää koetulen köyden takertumisen oksiin. Tutkijat ohjelmoivat järjestelmän siirtämään asemaansa automaattisesti havaitessaan törmäyksen.

Toimintaperiaate on, että UAV leijuu turvallisesti puiden latvojen yläpuolella. Koetule lasketaan sitten kasvillisuuden läpi, jossa se harjailee lehtiä ja oksia vasten. Kun eDNA on kerätty, koetule voidaan poistaa, ja sen sisältö analysoidaan myöhemmin.

Koe suoritettiin Kaakkois-Aasian sademetsässä, jossa lennokki ohjattiin etänä Kirchgeorgin ja kollegojen toimesta sen sisäisen kameran suoratoiston kautta. Lennokki lennettiin näköetäisyydeltä pois keräämään kymmenen näytettä metsän latvosta.

Uuden lähestymistavan tehokkuus osoitettiin XPRIZE Rainforest -karsintojen puolivälierissä, joissa tiimi paljasti löytäneensä eDNA:n 152:sta eri lajista näytteistä, joista suurin osa kuului hämähäkkeihin ja hyönteisiin.

Tiimi löysi jopa pitkän häntäisen makakonnan eDNA:n yhdessä termiittilajien, useiden muurahaisten ja gallimädin, joka on eräänlainen kärpänen, kanssa.

“Jos haluamme ihmisten suojelevan luontoa, meidän on kerrottava heille, mitä oikeastaan suojelemme — ratkaisullamme toivomme ymmärtävämme paremmin elämää latvossa.”

– Pääkirjoittaja Kirchgeorg

Tiimin mukaan tämä vaihtoehto biologisen monimuotoisuuden tutkimiseen kaukaisissa elinympäristöissä on ratkaisevan tärkeä suojelu- ja palauttamisaloitteille. Seuraavassa vaiheessa tiimi keskittyy tutkimaan, miten tunkeutumissyvyys, koetulen vuorovaikutus kasvillisuuden kanssa ja näytteenoton kesto vaikuttavat näytteiden DNA-pitoisuuteen.

Dronien vallankumous

Lennokit, jotka tunnetaan myös miehittämättöminä ilma-aluksina (UAV) niiden ilman ihmispilottia toimimisen vuoksi, ovat kasvaneet merkittävästi viimeisen vuosikymmenen aikana ja tulevat nopeasti oleelliseksi osaksi monia teollisuudenaloja.

Tämän kysynnän johdosta droniteknologian markkinoiden odotetaan kasvavan 33,9 miljardista dollarista vuonna 2023 $61.2 bln in 2029.

Nämä lentävät robotit tulevat eri kokoisina, ja niitä ohjataan joko etäyhteydellä tai ennalta ohjelmoiduilla algoritmeilla kameroiden, antureiden, GPS-järjestelmien ja viestintälinkkien avulla.

Ne tarjoavat kustannustehokkaita ratkaisuja yrityksille monipuolisten ominaisuuksiensa kautta, jotka sisältävät reaaliaikaisen kuva- ja videokuvaamisen, valvonnan, kartoituksen ja toimituspalvelut. Viimeisimpien teknologioiden, kuten tekoälyn, käyttö on edelleen lisännyt dronien monia toimintoja, mahdollistaen informoidun ja ajantasaisen päätöksenteon, kehittyneen data-analytiikan ja autonomiset toiminnot.

Kaikki nämä dronien kyvyt tekevät niistä erityisen hyödyllisiä tutkijoille, jotka haluavat tarkkailla lajien käyttäytymistä, muuttoreittejä ja ekosysteemimuutoksia häiritsemättä villieläimiä.

Samaan aikaan se, että nämä lentävät robotit voivat helposti navigoida tiheissä metsissä ja saavuttaa latvat, jotka muuten olisivat saavuttamattomia, mahdollistaa tutkijoille kasvilajien tietojen keräämisen ensimmäistä kertaa. Pitämällä ne käytössä pitkän aikaa, muutoksia voidaan seurata vuosien ajan keräten pitkäaikaisia tietoja, jotka auttavat tutkimaan ja ennustamaan ilmastonmuutoksen tai metsäkadon vaikutuksia.

Tämä on kuitenkin vain yksi monista dronien käyttötapauksista. Joitakin innovatiivisia dronien sovelluksia nähdään maataloudessa, jossa nämä UAV:t auttavat seuraamaan sadon terveyttä, havaitsevat tuholaisia, hallitsevat kastelua ja optimoivat satoja.

Tarkkuusmaatalouden tekniikoiden mullistamisen lisäksi droneja voidaan käyttää myös katastrofialttiilla alueilla etsintä- ja pelastustehtävissä, välttämättömien tarvikkeiden toimittamisessa ja vahinkojen arvioinnissa. Hätätilanteissa, kuten metsäpaloissa, hirmumyrskyissä ja maanjäristyksissä, nämä dronet ovat korvaamattomia kyvyssään nopeasti navigoida vaarallisilla alueilla vaarantamatta ihmishenkiä.

Muita aloja, joissa droneja käytetään yhä enemmän, ovat toimitukset, vaikeasti saavutettavien infrastruktuurien, kuten siltojen ja putkistojen, tarkastaminen sekä yksityiskohtaisten 3D-mallien luominen rakennustyömaille tai kaivoksille.

Kaikki nämä esimerkit osoittavat dronien kehityksen alusta, joka oli aluksi harrastajien tai sotilaskäytön erikoisuus, nykyään läpäisevän eri sektoreita terveydenhuollosta, rakentamisesta ja ympäristön seurannasta pizzan ja lääkkeiden toimituksiin, toimitusketjuun, lentokoneiden huoltoon ja muuhun.

Dronien kasvavaa käyttöä ja suosiota ohjaavat teknologian edistysaskeleet. Esimerkiksi tekoäly- ja koneoppimisalgoritmeja integroidaan yhä enemmän sulautettuihin järjestelmiin, jotta nämä laitteet olisivat tehokkaampia ja älykkäämpiä.

Myös vähävirtaiset, korkean suorituskyvyn mikrokontrollerit ja prosessorit, jotka ovat seurausta puolijohdeteollisuuden innovaatioista, parantavat dronien tehokkuutta ja kestävyyttä tarjoamalla enemmän laskentatehoa kuluttaen vähemmän energiaa.

Muita tärkeitä edistysaskeleita, jotka laajentavat dronien sovelluksia, ovat langattomat viestintätekniikat, kuten 5G ja IoT, jotka mahdollistavat nopeamman ja luotettavamman tiedonsiirron, sekä reaaliaikaiset käyttöjärjestelmät (RTOS) tarkkaa ajoitusta ja tehtävien hallintaa varten.

Kaikki nämä teknologiset edistysaskeleet ovat merkittävästi parantaneet dronien suorituskykyä ja ominaisuuksia, edistäen niiden soveltamista laajemmilla aloilla.

Yritykset, jotka kehittävät droniratkaisuja

Katsotaanpa nyt yrityksiä, jotka ovat droniteknologian kehityksen eturintamassa.

DJI on hallitseva voima dronialan markkinoilla, tarjoten laajan valikoiman kuluttaja-, ammatti- ja teollisuusdroniratkaisuja, joita käytetään maataloudessa, kartoituksessa ja infrastruktuurin tarkastuksessa.

Boeing (BA ) on toinen nimi, joka kehittää pitkäkestoisia droneja puolustukseen ja kaupallisiin tarkoituksiin, kun taas Northrop Grumman (NOC ) on mukana UAV:ien, kuten RQ-4 Global Hawk, kehittämisessä. Lockheed Martin (LMT ) on toinen puolustusjätti, joka on mukana droniteknologiassa, kun taas Kratos Defense & Security Solutions (KTOS ) laajentaa toimintaansa kaupallisiin sektoreihin.

Jos tarkastelemme maatalousalaa, Draganfly (DPRO ) drone-teknologia keskittyy tekoälypohjaiseen analytiikkaan, kartoitukseen ja hätätilanteiden reagointijärjestelmiin. AgEagle Aerial Systems (UAVS ) luo dronipohjaisia ratkaisuja ympäristön seurantaan, kun taas Parrot on merkittävä eurooppalainen dronivalmistaja tarkkuusmaatalouden, 3D-kartoituksen ja biologisen monimuotoisuuden tutkimuksen käyttöön.

Aika syventyä tarkemmin muutamaan merkittävään nimeen:

#1. AeroVironment, Inc.

Droniteknologian johtaja, AeroVironment (AVAV ) erikoistuu UAV:ihin sotilas- ja kaupallisiin sovelluksiin, mukaan lukien ympäristön seuranta ja maatalous.

AVAV Hintakaavio

Kirjoitushetkellä osakkeet noteerattiin 209 dollarilla, ja AeroVironmentin osakekurssi on noussut 65 % tänä vuonna, mikä nostaa yhtiön markkina-arvon 5,865 miljardiin dollariin. Sen 12 kuukauden (TTM) EPS on 2,12, P/E (TTM) 98,08 ja ROE (TTM) 8,30 %.

Vuoden 2024 toisen neljänneksen aikana yhtiö raportoi 189,5 miljoonan dollarin liikevaihdon, mikä on 24,4 % kasvu edellisvuoteen verrattuna. Non-GAAP-voitto 0,89 dollaria osakkeelta oli samalla laskenut 1 dollariin osakkeelta samassa neljänneksessä viime vuonna. Vapaa kassavirta neljänneksen lopussa oli 22,92 miljoonaa dollaria.

“Ennätyksellinen ensimmäisen neljänneksen liikevaihto” tulee, kun dronin valmistaja keskittyy tulemaan monimiljardidollariseksi yritykseksi seuraavan kolmen–viiden vuoden aikana, nousua 717 miljoonan dollarin liikevaihdosta tilikaudella 2024.

Sen tuote, Switchblade, on keskeinen näissä pyrkimyksissä; se on kiertävä ammuksen, jota käyttävät sekä venäläiset että ukrainalaiset. AeroVironment työskentelee parhaillaan häirinnän voittamiseksi uusimpien muutosten avulla, mikä yhdessä parempien koulutusten kanssa nostaa Switchblade:n tehokkuusasteen yli 80 %.

Äskettäin Yhdysvaltain armeija myönsi yhtiölle sen suurimman koskaan tehdyn sopimuksen, jonka arvo on jopa 990 miljoonaa dollaria, kattamaan Switchblade-hankinnat vuoteen 2029 asti. Toukokuussa Pentagon oli myös antanut AeroVironmentille sopimuksen Switchbladejen valmistamisesta Replicator-hankkeeseen. Tämä ei ole ainoa, sillä myös Yhdistynyt kuningaskunta, Liettua ja Ranska ovat ostaneet Switchbladeja. Yli 20 maata, AeroVironmentin mukaan, pyrkii ostamaan tätä laitetta.

#2. Trimble Inc.

Trimble tarjoaa geospatiaalisia ja maatalousdroniratkaisuja, jotka auttavat tiedonkeruussa, maankäytön hallinnassa ja 3D-kartoituksessa. Niiden teknologiat näyttelevät keskeistä roolia tarkkuusmaataloudessa ja rakennusvalvonnassa. Sen ratkaisuja ovat Trimble Geospatial, joka keskittyy tiedonvaihtoon ja tuottaviin työnkulkuihin, Trimble Agriculture, joka tarjoaa FAST-sovelluksen, jonka avulla käyttäjät löytävät oikean tarkkuusmaataloustuoteyhdistelmän viljelytarpeisiinsa, sekä Trimble Reality Capture, joka tarjoaa 360‑asteen kuvia ja pistepilviä.

TRMB Hintakaavio

Kirjoitushetkellä osakkeet noteerattiin 62,14 dollarilla, ja Trimblen osakekurssi on noussut 16,82 % tänä vuonna, mikä nostaa yhtiön markkina-arvon 15,175 miljardiin dollariin. Sen 12 kuukauden (TTM) EPS on 6,13, P/E (TTM) 10,14 ja ROE (TTM) 30,34 %.

Vuoden 2024 toisen neljänneksen aikana yhtiö raportoi 2,11 miljardin dollarin vuotuista toistuvaa liikevaihtoa (ARR), mikä on 14 % kasvu, samalla kun bruttomarginaalit olivat 66,5 % ja laajennettu EBITDA-marginaali 24,6 %. 75 % Trimblen liikevaihdosta tuli ohjelmistopalveluista, ja yhtiö korosti keskittymistä tekoälyratkaisuihin, teollisuuden mittakaavaan ja varhaisiin kaupallistamisvaiheisiin. Trimble jakoi myös suunnitelmia jatkaa osakkeiden takaisinostoa. Samaan aikaan yhtiö kohtaa haasteita Kiinan ja Japanin markkinoilla ja näkee hidasta liikevaihdon tunnistamista autoteollisuuden markkinoilla.

Tässä kuussa Trimble laajensi pitkään jatkunutta yhteisyritystään Caterpillar Inc. (CAT ):n kanssa luokituksen hallintaratkaisujen jakeluun. Aiemmin tänä vuonna helmikuussa Trimble ja DroneDeploy esittelivät huippuluokan paikannustarkkuuden droneista tehtävään todellisuuden kaappaukseen, mikä mahdollistaa operaattoreiden “toimittaa erittäin tarkkoja karttoja” nopeammin ja johdonmukaisemmin, “mahdollistamalla dronien käytön tarkkuusgeospatiaalisissa sovelluksissa”.

Päätelmä

Dronien käyttö eDNA:n keräämiseen alueilla, jotka ovat käytännössä ihmisille saavuttamattomia, merkitsee vielä yhtä jännittävää UAV-sovellusta ja merkittävää harppausta ympäristönsuojelupyrkimyksissä. Tarjoamalla yksityiskohtaisia monimuotoisuustietoja ja poistamalla ihmisten pääsyn vaarallisiin paikkoihin, dronet mahdollistavat nopeamman, turvallisemman ja kattavamman ekosysteemien seurannan.

Jo nyt teknologiset innovaatiot ovat laajentaneet dronien sovelluksia monille toimialoille, kuten logistiikkaan, maatalouteen, puolustukseen ja ympäristön seurantaan. Nyt ne ovat valmiita muokkaamaan monimuotoisuustutkimusta, joka voi auttaa meitä vastaamaan ilmastonmuutoksen vaikutuksiin ja ohjaamaan pyrkimyksiämme suojella planeetan monimuotoisuutta, mikä on kriittistä ihmisille, ympäristölle ja taloudelle.

Klikkaa tästä saadaksesi listan viidestä parhaasta droniyrityksestä sijoitettavaksi.

Gaurav aloitti kryptovaluuttojen kaupankäynnin vuonna 2017 ja on sen jälkeen rakastunut kryptovaluuttojen maailmaan. Hänen kiinnostuksensa kaikkeen kryptovaluuttoja koskien teki hänestä kirjailijan, joka on erikoistunut kryptovaluuttoihin ja blockchainiin. Pian hän löysi itsensä työskentelemästä kryptovaluutta-yritysten ja median kanssa. Hän on myös suuri Batman-fani.