Lohkoketjusta tekoälyyn: Kuinka tulevaisuuden teknologia suojaa jo metsiämme

Yksi elämämme tärkeimmistä osista ovat metsät, jotka kattavat noin kolmanneksen koko maapallon maapinnasta. Ne tarjoavat meille happea, ravintoa, suojaa ja polttoainetta. Ne auttavat estämään eroosiota ja rikastuttavat maata, tuottaen ravinteikasta pintamaa, jota tarvitaan kasvien ja viljan kasvattamiseen sekä maanvyöryjen ja tulvien ehkäisemiseen. 

Metsillä on lisäksi tärkeä rooli hapen tuotannossa, hiilidioksidin sitomisessa, ilmaston säätelyssä, biologisen monimuotoisuuden elinympäristönä, lääkekasvien lähteenä, vesikierron ylläpidossa, luonnonkatastrofien lieventämisessä, elinkeinojen tukemisessa, psykologisen hyvinvoinnin edistämisessä ja virkistysalueina.

Siitä huolimatta metsäkato — tarkoituksellinen metsien raivaus — on edelleen merkittävä ongelma maailmanlaajuisesti.

Traaginen jatkuva menetys

Vaikka metsäkato on tapahtunut läpi historian, sen nopeus viime vuosisadoilla on yksinkertaisesti räjähdysmäisesti noussut. Esimerkiksi viimeisen kolmen vuosisadan aikana 1,5 miljardia hehtaaria metsää, mikä on Yhdysvaltoja suurempi alue, on tuhottu. 

Sillä välin viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana maailmanlaajuisesti on menetetty yhteensä 76,3 miljoonaa hehtaaria (Mha) kosteaa alkuperäismetsää. Tämä muodostaa 16 % koko puuston peitteen menetyksestä tänä aikana. 

Tämä pysyvä metsien raivaus tehdään ihmisten, yritysten ja hallitusten toimesta erilaisista syistä, kuten asutuksen ja resurssien hyödyntämisen vuoksi.

Vuoden alussa julkaistun tutkimuksen mukaan elintarviketuotanto oli metsäkadon tärkein ajuri. Analysoitaessa tekijöitä, jotka vaikuttavat metsäkatoon 40 tropiikissa ja subtropiikissa maassa tuotannon/toimituksen, kaupan/jakelun ja kulutuksen/kysynnän näkökulmasta, tutkijat havaitsivat, että vuosien 2000–2018 välillä noin 90 % maailman metsäkattauksen muutoksista johtui maatalouden (viljelys- ja laidunalueiden) laajenemisesta.

Maatalouden lisäksi urbanisaatio ja luonnolliset ja ihmisen aiheuttamat metsäpalot vaikuttavat merkittävästi metsäkatoon. Vaikka jatkamme metsien tuhoamista, tutkimukset osoittavat, että nämä metsät, kuten Amazon , jotka ovat olleet hiilensidontaa tarjoavia, ovat nyt siirtymässä netti‑hiililähteeksi. Tämä tarkoittaa, että ne päästävät enemmän CO₂:ta kuin sitovat, mikä korostaa kiireellistä tarvetta suojella jäljelle jääneitä metsiämme.

Maailman suurin sademetsä onkin kokenut suurta painetta metsäkadon ja ilmastonmuutoksen vuoksi. Äskettäinen tutkimus arvioi, että vuoteen 2050 mennessä 10 %–47 % Amazonin metsistä kohtaa “moninkertaisia häiriöitä, jotka voivat laukaista odottamattomia ekosysteemin siirtymiä ja mahdollisesti pahentaa alueellista ilmastonmuutosta.”

Kaikki näkemämme metsäkato, jota ohjaavat intensiivinen ihmistoiminta ja ilmastonmuutos, uhkaa biologista monimuotoisuutta, luonnonvaroja ja elämänlaatuamme.

Metsäkadon vaikutuksia ei ole vielä edes täysin analysoitu. Äskettäin Otagon yliopiston tutkimus havaitsi, että metsäkatoon reagoiden Uuden‑Seelannin kotikivulinnut ovat muuttaneet “varoitus”värejään. Tämä ei ole kaikki; MIT:n tutkimus totesi, että 10 % ihmisen aiheuttavista elohopeapäästöistä ilmakehään vuosittain johtuu maailmanlaajuisesta metsäkadosta.

Tutkijat ovat pääasiassa keskittyneet tarkastelemaan metsäkatoa globaalina CO₂-päästöjen lähteenä, jättäen elohopean väliin. Vaikka kasvit ottavat elohopeaa ilmakehästä samalla tavalla kuin CO₂:n, tämä kemiallinen alkuaine ei todellisuudessa ole kasveille välttämätön biologinen toiminto, joten se vain imeytyy maaperään.

Nyt tutkijat ovat havainneet, että 200 tonnia elohopeaa vapautuu ilmakehään metsäkadon seurauksena, ja määrä on vielä korkeampi trooppisissa ja subtrooppisissa maissa.

Jotta metsien suojelua voitaisiin tehostaa, Kaunasin teknillisen yliopiston (KTU), Liettuan Vytautas Magnus -yliopiston ja Ruotsin Linnaean yliopiston tutkijat yhdistivät voimansa kehittääkseen Forest 4.0:n, älykkään metsädatan käsittelymallin, joka sisällyttää edistyneitä teknologioita kuten big dataa, tekoälyä, esineiden internettiä (IoT) ja lohkoketjua.

Tämä järjestelmä tarjoaa läpinäkyvämmän metsähallintomallin ja mahdollistaa metsän olosuhteiden reaaliaikaisen seurannan sekä kestävän resurssien kirjanpidon.

“Kuvittele ostavasi pöydän ja tietäen tarkalleen, mistä metsästä ja puusta se on peräisin. Tämä on juuri ehdotetun metsädatan hallintamallin tulos.”

– Rytis Maskeliūnas, KTU:n professori, joka auttoi kehittämään Forest 4.0:n

Lohkoketju ja IoT, erityisesti, näyttelevät keskeistä roolia Forest 4.0:ssa, tarjoten mullistavaa potentiaalia hallintaan ja suojeluun. 

Lohkoketjua, tutkimuksen mukaan, käytettiin sertifikaatti- ja jäljitettävyyden tietojen turvalliseen tallentamiseen. Vaikka lohkoketjuteknologia edistää läpinäkyvyyttä ja eheyttä metsähallinnassa, antureiden, dronejen ja seurantajärjestelmien reaaliaikaiset tiedot auttavat tekemään päätöksiä palohallinnassa, kestävissä hakkuissa ja villieläinten seurannassa.

Monikerroksinen lähestymistapa metsähallintaan 

Teknologiset innovaatiot ovat vaikuttaneet valtavasti kaikkiin elämämme osa-alueisiin, joten niitä tulisi myös hyödyntää metsien suojelemiseksi, niiden älykkään hallinnan parantamiseksi ja luonnon tulevaisuuden turvaamiseksi.

Metsäsektori kohtaa lukuisia haasteita, jotka liittyvät digitaalisen kypsyyden tasoon, digitaalisen osaamisen puutteeseen, toimitusketjuongelmiin sekä palveluinnovaation ja tekoälymenetelmien omaksumisen tarpeeseen. Digitaalisten teknologioiden integrointi metsän toimintaan voi auttaa näiden haasteiden ratkaisemisessa.

Teknologian edistysaskeleet, erityisesti paikkatieto- ja data-analytiikka, ovat jo auttaneet metsäkadon seurantaan. Ne mahdollistavat metsäkattauksen muutosten havaitsemisen ja reagoinnin laajoilla alueilla tarkkuudella. 

Esimerkiksi monispektriset ja hyperspektriset satelliitit mahdollistavat etämittauksen, kun taas LiDAR tarjoaa 3D-dataa metsärakenteesta ja SAR läpäisee pilvikerroksen tarjoten jatkuvaa seurantaa trooppisilla alueilla. Dronet ovat toinen viimeaikainen teknologia, jota hyödynnetään tarkkuuskuvien tuottamiseen kohdennetuille alueille. 

Tämän jälkeen tulee koneoppiminen, joka on ollut suuri apu massiivisen kuvamateriaalin ja datan automaattisessa käsittelyssä. Algoritmit tunnistavat metsäkadon kuvioita tarkkuudella, joka ylittää 90 %.

Tutkimus, jonka tekivät tutkijat Universiti Kebangsaan Malaysia -yliopistosta, Universiti Teknologi MARA -yliopistosta ja Rabdan Academy -akademiasta, käytti syväoppimisen arkkitehtuureja, kuten FCN, SegNet, DeepLabV3, U‑Net ja ResNet, ja havaitsi niiden olevan tehokkaita metsäkadon havaitsemisessa jopa monimutkaisissa ja epäsäännöllisen muotoisissa metsän alueissa. Tutkijat totesi:

“Kasvavien ympäristöhuolien edessä on välttämätöntä hyödyntää huipputeknologioiden potentiaalia torjumaan metsäkadon vaikutuksia.”  

Nyt, tavoitteena luoda ‘älykäs metsä’, tutkijat ovat kehittäneet Forest 4.0:n. Älykkään ja kestävän metsähallintajärjestelmän toteuttamisessa käytettiin monikerroksista lähestymistapaa. 

Ensimmäinen kerros on tiedonkeruu ja -hallinta, mikä on melko itsestään selvä. Tämä kerros vastaa tiedon keräämisestä ja käsittelystä eri lähteistä, kuten langattomista anturiverkoista, etämittauksesta ja paikan päällä tapahtuvista seurantajärjestelmistä.

Langattomat anturiverkot sisältävät erilaisia IoT-laitteita, jotka mittaavat tekijöitä kuten lämpötilaa, puun mahlan ja maaperän kosteuden, ja ne kaikki ovat yhteydessä datansiirron kautta; näin ollen kenenkään ei tarvitse itse mennä metsään ja tehdä mittauksia käsin.

Järjestelmässä on myös IoT-ratkaisu, jossa anturit näyttävät linnunpesäiltä ja asennetaan puihin.

“Nämä laitteet lähettävät dataa keskusjärjestelmään, jossa se analysoidaan tekoälyalgoritmeilla data-analyysikerroksessa.”

– Egidijus Kazanavičius, KTU:n Reaaliaikaisen tietojärjestelmän keskuksen professori, joka kehitti laitteiston

Data-analytiikkakerros hyödyntää big data -analytiikkaa saadakseen oivalluksia ensimmäisessä kerroksessa kerätystä datasta. Koneoppimisen ja ennustavan analytiikan avulla tämä kerros tarjoaa päätöksenteon tukea.

Valvonta- ja arviointikerroksessa kaikki data-analyysin löydökset otetaan käyttöön metsien, biologisen monimuotoisuuden, hiilen sitomisen ja ekosysteemipalveluiden terveyden seuraamiseksi ja tarkastelemiseksi. Tulosten visualisointi ja analysointi voivat myös tukea päätöksentekoa.

Tämän arvioinnin tiedot ovat tärkeitä seuraavassa vaiheessa, Metsähallintakerroksessa, jossa tuloksia hyödynnetään valvonnassa, metsittävässä uudistamisessa ja suojelussa.

Samaan aikaan teknologinen infrastruktuurikerta tarjoaa perustavanlaatuista teknologista infrastruktuuria muiden arkkitehtuurikerrosten tukemiseksi, kuten lohkoketjua, langattomia anturiverkkoja ja esineiden internettiä.

Klikkaa tästä oppiaksesi lämmöllä aktivoituvista biomimeettisistä hydrogeeleista, jotka voivat auttaa suojaamaan metsäpaloilta.

Uusi teknologia, joka mullistaa metsähallinnan

Kun kaikki ympäristöolosuhteista kerätty data otetaan käyttöön todellisessa maailmassa, IoT-järjestelmä voi arvioida metsän terveyttä, seurata paloriskiä ja jopa tarjota suojelua tuholaisilta, taudeilta tai laittomalta toiminnalta.

Tässä datassa viitataan ilmanlaatuun, kosteuteen ja lämpötilaan, jotka anturit tallentavat, mutta älykäs valvontajärjestelmä on muutakin kuin pelkät anturit. 

Esimerkiksi metsässä jo asennetut kamerat voidaan myös hyödyntää. Maskeliūnas selitti, että kamerakuvien tarkastelun ja esimerkiksi haalistuvien neulasten havaitsemisen avulla IoT voi selvittää hyönteisten vaikutuksen puihin, käyttää lehtien läisköitä taudin tunnistamiseen ja paljastaa laittoman hakkuun äänien salauksella.

Uusien teknologioiden käyttö Forest 4.0 -mallissa voi edelleen parantaa metsäyritysten tehokkuutta, kannattavuutta ja kestävyyttä sekä optimoida resurssien käyttöä ja vähentää hukkaa. 

Tämä ei ole kaikki; järjestelmä tarjoaa myös toimitusketjun jäljitettävyyden hallinnan kiitos hajautetun digitaalisen kirjanpitoteknologian, eli lohkoketjun, joka tarjoaa muuttumattoman tietueen, jonka kuka tahansa voi tarkistaa, varmistaen näin läpinäkyvyyden ja datan eheyden.

Lohkoketjun avulla järjestelmä mahdollistaa prosessien seurannan kaikissa vaiheissa, metsän alusta sahaan ja jopa lopulliseen tuotteeseen.

“Teknologia toimii ilman viranomaisia ja tarjoaa läpinäkyvän, turvallisen ja muuttumattoman rekisterin kaikesta, mitä metsään ja sen tuotantoon tapahtuu, vähentäen laittomia hakkuja ja varmistamalla kestävät käytännöt.”

– KTU:n tietojenkäsittelyn tiedekunnan (IF) professori Faculty of Informatics (IF)

Älykkäiden koneiden, digitaalisten kartoitustyökalujen ja radiotaajuustunnistuksen (RFID) kaltaisten teknologioiden sisällyttäminen puun toimitusketjuun paransi edelleen tehokkuutta ja turvallisuutta tarjoamalla dataa, jonka avulla voidaan paremmin ymmärtää hallintopäätösten vaikutus puun laatuun, metsän terveyteen ja muihin tekijöihin. Tutkijat totesi, että digitaalisten teknologioiden käyttö voi auttaa säästämään kustannuksia vahvistamalla yhteistyötä ja tiedonvaihtoa.

Vaikka malli tarjoaa lupauksia tarjoamalla lukuisia etuja metsäresurssien hallinnan ja laajan mittakaavan valvonnan parantamisessa, tutkijat kohtaavat haasteita sen toteuttamisessa. Näihin haasteisiin, jotka hidastavat digitaalisen teknologian laajaa omaksumista metsähallinnassa, kuuluvat standardien puute, yhteensopimattomuus, korkea alkuinvestointi ja alan hidas innovaatiokäyttäytyminen. Professori Maskeliūnas totesi:

“Oletetaan, että on parempi valita kalliita ja monimutkaisia ratkaisuja, kun taas pienempiin ja edullisempiin antureihin kiinnitetään vähemmän huomiota. Meidän tulisi olla iloisia, että muutaman sadan euron kustannuksella varustettu ratkaisu pystyy keräämään ja lähettämään dataa itsenäisesti.”

Lainsäädännön ja hallintoon liittyvien esteiden lisäksi sidosryhmien epäröinti mahdollisen datavuodon vuoksi lisää huolta luottamuksesta ja yksityisyydestä digitaalisen teknologian käytössä. 

Lohkoketjua muistuttava teknologia tuo myös monimutkaisuutta, vaikka kryptovaluuttojen kasvava omaksuminen ja fintechin menestyksekäs kehitys auttavat voittamaan esteitä ja edistävät sen käyttöä.

Digitaalinen teknologia saa kuitenkin paljon merkitystä Euroopan metsähallinnassa, jossa sitä käytetään kestävien käytäntöjen haasteiden ratkaisemiseen.

Maissa kuten Saksa nämä ratkaisut ovat jo alkaneet saada hyväksyntää, mikä osoittaa Forest 4.0 -mallin potentiaalin nousta globaaliksi standardiksi ja edistää vastuullista ja kestävää metsähallintaa.

Järjestelmän tehokkaaksi toteuttamiseksi tekijät korostivat tarvetta yhteistyöhön hallituksen, kaupallisen sektorin, kansalaisyhteiskunnan ja akateemisten instituutioiden kanssa haasteiden voittamiseksi. Selkeä roolien ja velvollisuuksien määrittely kaikille osapuolille auttaa maksimoimaan hyödyt. 

Kun innovatiivisen digitaalisen teknologian käyttöä metsähallinnassa kutsutaan “kerran elämässä tapahtuvaksi mahdollisuudeksi” parantaa alan läpinäkyvyyttä, tehokkuutta ja kestävyyttä, tutkijat korostivat, että päättäjien ja käytännön toimijoiden on tehtävä yhteistyötä “hyödyntääkseen nämä innovaatiot metsien ja yhteiskunnan eduksi”.

Mitä tulee Forest 4.0:een, Maskeliūnas kutsui sitä “metsäalan neljänneksi teolliseksi vallankumoukseksi, jonka tavoitteena on paloturvallinen, rehevä metsä, täynnä eläimiä.” 

Yritykset, jotka auttavat metsien ehkäisyssä

Tarkastellaan nyt muutamia yrityksiä, jotka kehittävät ja tarjoavat näitä metsien suojelussa hyödynnettäviä teknologioita.

1. Trimble Inc.

Tämä teknologiayritys on erikoistunut paikkatietoteknologioihin, kuten GPS:ään, GIS:ään ja etämittaustyökaluihin, joita käytetään ympäristön seurantaan ja metsähallintaan. Trimblen ydinteknologiat paikannuksessa, mallinnuksessa, yhteyksissä ja data-analytiikassa mahdollistavat parantuneen tuottavuuden, laadun, turvallisuuden, läpinäkyvyyden ja kestävyyden.

Markkina-arvolla 17,82 miljardia dollaria TRMB‑osakkeet kaupataan tällä hetkellä hintaan 72,97 $, nousua 37,16 % vuoden alusta. Yhtiön EPS (TTM) on 5,99 ja P/E (TTM) 12,18. Vuodelle 2024 Q3 yhtiö raportoi liikevaihdoksi 875,8 miljoonaa dollaria, mikä oli 9 % vähemmän vuosi‑vuodelta, kun taas vuosittain toistuva liikevaihto oli 2,19 miljardia dollaria, nousua 13 % Y0Y.

2. Palantir Technologies Inc.

Palantir tunnetaan suurten data‑analytiikka-alustojensa, kuten Foundryn, ansiosta, jotka yhdistävät tietoaineistoja ympäristön seurantaan ja kestävyyshankkeisiin. Lisäksi se tarjoaa Edge‑AI:n, joka voidaan ottaa käyttöön avaruusaluksilla havaitsemaan kohteita tai alueita ja mittaamaan niiden muutoksia ajan myötä.

Markkina-arvolla 152,74 miljardia dollaria PLTR‑osakkeet kaupataan tällä hetkellä hintaan 67,63 $, nousua 290,68 % vuoden alusta. Yhtiön EPS (TTM) on 0,20 ja P/E (TTM) 339,30. Vuodelle 2024 Q3 yhtiö raportoi liikevaihdoksi 725,5 miljoonaa dollaria ja nettotulokseksi 143,5 miljoonaa dollaria, mikä oli vastaavasti 30 % ja 101 % enemmän kuin samassa neljänneksessä viime vuonna. Palantirin voitto-% oli 20 %.

3. Honeywell International Inc.

Honeywell kehittää automaatio-, energia- ja kestäviä ratkaisuja, ja sen IoT‑pohjaisia antureita ja järjestelmiä voidaan hyödyntää ympäristön seurantaan ja hallintaan. Äskettäin se laajensi yhteistyötään Qualcommin kanssa parantaakseen datan keräystä ja analytiikkaa.

Markkina-arvolla 151,46 miljardia dollaria HON‑osakkeet kaupataan tällä hetkellä hintaan 233,10 $, nousua 11,07 % vuoden alusta. Yhtiön EPS (TTM) on 8,66 ja P/E (TTM) 26,90, ja osinkotuotto on 1,94 %. Vuodelle 2024 Q3 yhtiö raportoi myynniksi 9,7 miljardia dollaria, nousua 6 %, kun taas liiketulosprosentti oli 19,1 % ja segmenttiprofiili 23,6 %. Vapaa kassavirta neljänneksen lopussa oli 1,7 miljardia dollaria. Tänä aikana Honeywell teki myös kaksi yritysostoa: yhden CAES Systems -yrityksen 1,9 miljardia dollaria ja toisen Air Productsin LNG‑liiketoiminnan 1,8 miljardia dollaria.

Yhteenveto

Metsäkato on selvästi suuri ongelma, joka kasvaa jokaisen vuoden myötä, mikä luo kiireellisen tarpeen kuluttajien, yritysten ja hallituksen yhdistää voimansa ja työskennellä tehokkaiden ratkaisujen löytämiseksi. 

Laaja metsänistutus — eli puuston peittävän alueen palauttaminen metsäkadonneille alueille — on osoitettu olevan toteuttamiskelpoinnin paras tapa saavuttaa gigatonneja hiilen poistamista ja täyttää luontoon perustuvat kestävän kehityksen tavoitteet, vaikka sen toteuttaminen mittakaavassa vaatii kustannustehokkaita menetelmiä. 

Edistyneet teknologiat, kuten tekoäly, IoT, big data ja lohkoketju, tarjoavat nyt myös tehokkaita keinoja tarkkaan seurantaan, tehokkaaseen resurssien hallintaan ja parantuneeseen läpinäkyvyyteen metsänhoitokäytännöissä. Hyödyntämällä näitä edistysaskeleita yhdessä metsänistutuksen kanssa, voimme torjua metsäkatoa tehokkaasti ja luoda tulevaisuuden, jossa metsämme eivät ole vain suojeltuja, vaan kukoistavia!

Klikkaa tästä saadaksesi listan 5 teknologiasta, joihin kannattaa sijoittaa pelottavan potentiaalin vuoksi.