संरक्षण प्रयासों में पेड़ की छत से डीएनए एकत्र करने वाले ड्रोन

एक स्वस्थ पारिस्थितिकी तंत्र के लिए हमें जैव विविधता की आवश्यकता है, क्योंकि यह पृथ्वी पर सभी जीवन, जिसमें मनुष्य भी शामिल हैं, को समर्थन देती है। विभिन्न सूक्ष्मजीवों, पौधों और जानवरों के बिना हम संतुलित पर्यावरण नहीं रख सकते।

जैव विविधता स्वच्छ हवा, मीठे पानी और बाढ़ प्रबंधन जैसी पारिस्थितिक सेवाएँ प्रदान करती है, जो मानव कल्याण के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। यह खाद्य सुरक्षा को भी समर्थन देती है, कार्बन संधारण में मदद करती है, अपशिष्ट को विषहरित और विघटित करती है, जीवों की लचीलापन बढ़ाती है, और रोगों को नियंत्रित करने में सहायता करती है। पौधों और जानवरों के जीन का उपयोग दवाओं और फार्मास्यूटिकल्स के विकास में भी किया जाता है।

इसलिए यह स्पष्ट है कि हमें जैव विविधता की बेहतर समझ की आवश्यकता है। जंगलों और पेड़ की छत में जैव विविधता का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण पर्यावरणीय डीएनए (eDNA) का विश्लेषण है। हालांकि, eDNA के नमूने एकत्र करना ऐसे ऊँचे और जटिल वातावरण में आसान नहीं है।

परम्परागत रूप से, पेड़ को घुमाने या सतह स्वैबिंग जैसी श्रम-गहन विधियों का उपयोग किया जाता रहा है। उपग्रह इमेजरी पर निर्भर रहना या क्रेन का उपयोग करके क्षेत्रों का अध्ययन करना न केवल पर्याप्त कवरेज प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण प्रयासों की आवश्यकता होती थी, बल्कि सटीकता में भी कमी थी।

लेकिन अब ऐसा नहीं रहा। ड्रोन निकट‑दृष्टि, उच्च‑रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग और डेटा संग्रहण क्षमताएँ प्रदान करके स्थिति को बदलने के लिए तैयार हैं।

एक नया अध्ययन अनमैन्ड एरियल व्हीकल (UAV) का उपयोग करके पेड़ की छत में जैव विविधता का अन्वेषण करने का प्रस्ताव रखता है, विशेष रूप से दूरस्थ और पहुँच से बाहर के क्षेत्रों में। इसका अर्थ है कि ड्रोन सुरक्षित रूप से काम करेंगे, बिना लोगों को उष्णकटिबंधीय वर्षावनों जैसे कठिन‑पहुंच वाले क्षेत्रों में जाकर पेड़ की छत से जीन सामग्री एकत्र करने की आवश्यकता के। यह हमें जैव विविधता की गहरी समझ प्राप्त करने में मदद करेगा।

Gathering eDNA Using Drones

eDNA जीव विज्ञानीय पदार्थों जैसे श्लेश्मा, मल और मृत त्वचा कोशिकाओं में पाया जाता है और कई दशकों से जैव विविधता का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जा रहा है। जैव विविधता को सूचीबद्ध और मॉनिटर करने के लिए उपयोग किए जाने वाले डीएनए निशान शोधकर्ताओं को यह निर्धारित करने में मदद करते हैं कि किसी विशेष क्षेत्र में कौन‑से प्रजातियाँ मौजूद हैं।

पिछले साल की शुरुआत में, ETH Zurich अनुसंधान संस्थान के वैज्ञानिकों ने इस तकनीक का उपयोग करके यह पता लगाया कि कौन‑सी प्रजातियाँ वन छत को अपना घर बनाती हैं।

पेड़ की शाखाओं से स्वयं नमूने एकत्र करने में सक्षम विशेष ड्रोन बनाने के लिए, ETH Zurich के शोधकर्ताओं ने स्विस फेडरल रिसर्च इंस्टीट्यूट WSL के साथ मिलकर कंपनी SPYGEN के साथ साझेदारी की।

विमान के नीचे चिपकने वाले स्ट्रिप्स स्थापित किए गए। UAV को धीरे‑धीरे शाखाओं पर उतारा गया और जब सामान्य सामग्री इन चिपकने वाले स्ट्रिप्स पर स्थानांतरित हुई, तो उसे विश्लेषित किया गया।

लेकिन शाखाओं की मोटाई और लोच में विविधता होती है। और विमान को शाखा के पास ले जाकर स्थिर रहकर सफलतापूर्वक नमूना लेना शोधकर्ताओं के लिए बड़ी चुनौती साबित हुआ।

“शाखाओं पर उतरना जटिल नियंत्रण की मांग करता है।”

– Stefano Mintchev, ETH Zurich और WSL के समय के पर्यावरण रोबोटिक्स प्रोफेसर

इसलिए टीम ने ड्रोन में एक फोर्स‑सेंसिंग पिंजरा लगाया, जिससे विमान शाखा की लचीलापन को माप सकता है और उसी के आधार पर गति को नियंत्रित कर सकता है। इस उपकरण का परीक्षण सात पेड़ प्रजातियों पर किया गया, और नमूनों में 21 विभिन्न जीव समूहों के डीएनए पाए गए, जिनमें पक्षी, कीट और स्तनधारी शामिल थे।

जबकि यह विधि जीवविज्ञानियों को पेड़ की छत तक पहुँचाने की तुलना में आसान, तेज़ और सुरक्षित विकल्प है, फिर भी यह पूरी तरह जोखिम‑मुक्त नहीं है।

ड्रोन का उपयोग करने पर न केवल पेड़ को नुकसान पहुँचाने का जोखिम है, बल्कि अनजाने में कठोर टकराव होने पर ड्रोन स्वयं को भी नुकसान हो सकता है। इसके अलावा, ड्रोन केवल उन शाखाओं से ही नमूने एकत्र कर सकता है जहाँ वह उतरता है। इसलिए, जबकि परिणाम “प्रोत्साहनजनक” रहे हैं, ड्रोन को और सुधार की आवश्यकता है।

An Improved System to Study Biodiversity

अब, ETH Zurich के वैज्ञानिकों ने एक नया, कस्टम‑डिज़ाइन किया गया रोबोटिक सिस्टम बनाया है। पेड़ की छत में eDNA एकत्र करने के लिए UAV के लिए यह नई विधि सतह स्वैबिंग तकनीक का उपयोग करती है।

ETH Zurich के रोबोटिक्स पीएचडी छात्र Steffen Kirchgeorg के नेतृत्व में, अध्ययन ने एक फ्लैट फैब्रिक प्रॉब के साथ एक सैंपलिंग सिस्टम विकसित किया। फ्लीस कपड़े का टुकड़ा वास्तव में एक वृत्त में काटा जाता है, जैसे कॉफ़ी फ़िल्टर का आकार, और संरचना प्रदान करने के लिए फाइबरग्लास स्ट्रिप्स से जोड़ा जाता है।

प्रॉब को क्वाडकॉप्टर के नीचे लगे लिफ्टिंग गियर से टेथर के माध्यम से नीचे लाया जाता है। इस तरह, ड्रोन को वनस्पति से दूर रखा जाता है।

ड्रोन को एक सेंसर भी लगाया गया था जो प्रॉब के टेथर को शाखाओं पर उलझने से रोकता है। शोधकर्ताओं ने सिस्टम को प्रभाव का पता चलने पर स्वचालित रूप से स्थिति बदलने के लिए प्रोग्राम किया।

काम करने का तरीका यह है कि UAV पेड़ की छत के ऊपर सुरक्षित रूप से होवर करता है। फिर प्रॉब को पत्तियों और शाखाओं के बीच नीचे उतारा जाता है, जहाँ वह पत्तियों और शाखाओं को ब्रश करता है। और एक बार eDNA एकत्र हो जाने पर, प्रॉब को हटाकर उसकी सामग्री का आगे विश्लेषण किया जाता है।

प्रयोग दक्षिण‑पूर्व एशिया के एक वर्षावन में किया गया, जहाँ ड्रोन को Kirchgeorg और उनके सहयोगियों ने ऑन‑बोर्ड कैमरा के लाइव फ़ीड के माध्यम से दूरस्थ रूप से नियंत्रित किया। ड्रोन को दृश्य सीमा से बाहर ले जाकर वन छत से दस नमूने एकत्र किए गए।

नए दृष्टिकोण की प्रभावशीलता XPRIZE Rainforest अर्ध‑फ़ाइनल में प्रदर्शित हुई, जहाँ टीम ने बताया कि उन्होंने इन नमूनों से 152 विभिन्न प्रजातियों का eDNA पाया, जिनमें अधिकांश मकड़ियों और कीटों की थीं।

टीम ने लंबी पूँछ वाले मकाक (लॉन्ग‑टेल्ड मकाक) के साथ-साथ दीमक प्रजातियों, कई चींटियों और गॉल मिड्ज़ (एक प्रकार का मक्खी) का eDNA भी पाया।

“यदि हम चाहते हैं कि लोग प्रकृति की रक्षा करें, तो हमें उन्हें बताना होगा कि हम वास्तव में क्या बचा रहे हैं — हमारे समाधान के साथ, हम छत में जीवन को बेहतर समझने की आशा करते हैं।”

– प्रमुख लेखक Kirchgeorg

टीम के अनुसार, दूरस्थ आवासों में जैव विविधता का अध्ययन करने का यह विकल्प संरक्षण और पुनर्स्थापना पहलों के लिए महत्वपूर्ण है। अगले चरण में, टीम यह जांचने पर ध्यान केंद्रित करेगी कि प्रवेश गहराई, प्रॉब का वनस्पति के साथ संपर्क, और सैंपलिंग अवधि DNA सांद्रता को कैसे प्रभावित करती हैं।

The Revolutionization of Drones

ड्रोन, जिन्हें अनमैन्ड एरियल व्हीकल (UAV) भी कहा जाता है क्योंकि इन्हें मानव पायलट की आवश्यकता नहीं होती, ने पिछले दशक में काफी वृद्धि की है और बहुत जल्दी कई उद्योगों का अभिन्न हिस्सा बन रहे हैं।

इस मांग के चलते, ड्रोन तकनीक बाजार की उम्मीद है कि 2023 में $33.9 बिलियन से बढ़कर $61.2 बिलियन 2029 में तक पहुंच जाएगा।

ये उड़ने वाले रोबोट विभिन्न आकारों में आते हैं और रिमोट कंट्रोल या प्री‑प्रोग्राम्ड एल्गोरिदम के माध्यम से नियंत्रित होते हैं, क्योंकि इनमें कैमरे, सेंसर, GPS सिस्टम और संचार लिंक होते हैं।

वे वास्तविक‑समय इमेज और वीडियो कैप्चर, निगरानी, मैपिंग और डिलीवरी सेवाओं जैसी विविध क्षमताओं के माध्यम से व्यवसायों को लागत‑प्रभावी समाधान प्रदान करते हैं। नवीनतम तकनीकों जैसे AI का उपयोग ड्रोन की कई कार्यक्षमताओं को और बढ़ा रहा है, जिससे सूचित और समय पर निर्णय‑लेना, उन्नत डेटा विश्लेषण और स्वायत्त संचालन संभव हो रहा है।

ड्रोन की ये सभी क्षमताएँ शोधकर्ताओं को प्रजातियों के व्यवहार, प्रवास पैटर्न और पारिस्थितिक बदलावों को बिना वन्यजीवों को बाधित किए अवलोकन करने में विशेष रूप से लाभदायक बनाती हैं।

इसी बीच, इन उड़ने वाले रोबोटों की घनी जंगलों में आसानी से नेविगेट करने और उन पेड़ की छत तक पहुँचने की क्षमता, जो अन्यथा पहुँच से बाहर होती हैं, वैज्ञानिकों को पहली बार पौधों की प्रजातियों पर डेटा एकत्र करने की अनुमति देती है। और उन्हें समय‑समय पर तैनात रखकर, वर्षों तक परिवर्तन मॉनिटर किए जा सकते हैं, जिससे जलवायु परिवर्तन या वनों की कटाई के प्रभाव का अध्ययन और भविष्यवाणी करने में मदद मिलती है।

यह केवल ड्रोन उपयोग के कई मामलों में से एक है। ड्रोन के नवाचारी अनुप्रयोग कृषि में देखे जा सकते हैं, जहाँ ये UAV फसल स्वास्थ्य की निगरानी, कीटों का पता लगाना, सिंचाई प्रबंधन और उपज अनुकूलन में मदद करते हैं।

सटीक कृषि तकनीकों के साथ खेती में क्रांति लाने के अलावा, ड्रोन आपदा‑प्रवण क्षेत्रों में खोज‑और‑रक्षा मिशन, आवश्यक आपूर्ति की डिलीवरी और क्षति का आकलन करने के लिए भी तैनात किए जा सकते हैं। जंगल की आग, तूफ़ान और भूकंप जैसी आपात स्थितियों में, ये ड्रोन खतरनाक क्षेत्रों में तेज़ी से नेविगेट करके जीवन को जोखिम में डाले बिना अत्यंत उपयोगी सिद्ध होते हैं।

अन्य उद्योगों में जहाँ ड्रोन का उपयोग बढ़ रहा है, उनमें डिलीवरी, पुल और पाइपलाइन जैसी कठिन‑पहुंच वाली संरचनाओं का निरीक्षण, तथा निर्माण स्थलों या खानों के विस्तृत 3D मॉडल बनाना शामिल है।

इन सभी उदाहरणों से पता चलता है कि ड्रोन ने एक नवाचार वस्तु, जो पहले शौकीनों या सैन्य उपयोग के लिए सीमित था, से विकसित होकर अब स्वास्थ्य देखभाल, निर्माण, पर्यावरणीय मॉनिटरिंग, पिज़्ज़ा और दवा डिलीवरी, सप्लाई चेन, विमान रखरखाव आदि सहित विभिन्न क्षेत्रों में प्रवेश कर चुका है।

ड्रोन के बढ़ते उपयोग और लोकप्रियता को तकनीकी प्रगति ने प्रेरित किया है। उदाहरण के तौर पर, AI और ML एल्गोरिदम अब एम्बेडेड सिस्टम में अधिकाधिक एकीकृत हो रहे हैं, जिससे ये मशीनें अधिक कुशल और स्मार्ट बन रही हैं।

सेमी‑कंडक्टर तकनीक में नवाचारों के कारण कम‑पावर, उच्च‑प्रदर्शन माइक्रोकंट्रोलर और प्रोसेसर उपलब्ध हैं। ये प्रगति ड्रोन की दक्षता और टिकाऊपन को बढ़ाती हैं, क्योंकि कम ऊर्जा में अधिक कंप्यूटिंग शक्ति मिलती है।

ड्रोन अनुप्रयोगों के विस्तार में मदद करने वाले अन्य महत्वपूर्ण उन्नतियों में 5G और IoT जैसी वायरलेस संचार तकनीकें शामिल हैं, जो तेज़ और विश्वसनीय डेटा ट्रांसमिशन तथा वास्तविक‑समय ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS) के माध्यम से सटीक टाइमिंग और कार्य प्रबंधन को सक्षम बनाती हैं।

इन सभी तकनीकी प्रगति ने ड्रोन के प्रदर्शन और क्षमताओं को उल्लेखनीय रूप से सुधारा है, जिससे उनके अनुप्रयोग व्यापक क्षेत्रों में बढ़ रहे हैं।

Companies Developing Drone Solutions

अब, आइए उन कंपनियों को देखें जो ड्रोन तकनीक विकास के अग्रिम पंक्ति में हैं।

DJI ड्रोन उद्योग में प्रमुख शक्ति है, जो कृषि, सर्वेक्षण और बुनियादी ढाँचा निरीक्षण सहित विभिन्न उपभोक्ता, पेशेवर और औद्योगिक ड्रोन समाधान प्रदान करती है।

Boeing (BA ) उच्च‑स्थायित्व ड्रोन को रक्षा और वाणिज्यिक उपयोग के लिए विकसित करने में एक और प्रमुख नाम है, जबकि Northrop Grumman (NOC ) RQ-4 Global Hawk जैसे UAV के विकास में शामिल है। Lockheed Martin (LMT ) भी एक रक्षा दिग्गज है जो ड्रोन तकनीक में संलग्न है, जबकि Kratos Defense & Security Solutions (KTOS ) वाणिज्यिक क्षेत्रों में विस्तार कर रहा है।

यदि हम कृषि उद्योग को देखें, तो Draganfly (DPRO ) ड्रोन तकनीक AI‑ड्रिवेन विश्लेषण, मैपिंग और आपातकालीन प्रतिक्रिया प्रणालियों पर केंद्रित है। AgEagle Aerial Systems (UAVS ) पर्यावरणीय मॉनिटरिंग के लिए ड्रोन‑आधारित समाधान बनाती है, जबकि Parrot यूरोप का प्रमुख ड्रोन निर्माता है, जिसका उपयोग सटीक कृषि, 3D मैपिंग और जैव विविधता अनुसंधान में किया जाता है।

अब दो प्रमुख नामों में गहराई से देखें:

#1. AeroVironment, Inc.

पर्यावरणीय मॉनिटरिंग और कृषि सहित सैन्य और वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए UAV में विशेषज्ञता रखने वाली AeroVironment (AVAV ) ड्रोन तकनीक में अग्रणी है।

लेखन के समय शेयर $209 पर ट्रेड हो रहे थे, और AeroVironment के शेयरों की कीमत इस वर्ष 65% बढ़ी है, जिससे कंपनी का मार्केट कैप $5.865 बिलियन हो गया है। इसका TTM EPS 2.12, P/E (TTM) 98.08, और ROE (TTM) 8.30% है।

Q2 2024 में, कंपनी ने $189.5 मिलियन राजस्व दर्ज किया, जो वर्ष‑दर‑वर्ष 24.4% की वृद्धि है। गैर‑GAAP लाभ प्रति शेयर $0.89 था, जो पिछले वर्ष की समान तिमाही में $1 से घटा। तिमाही के अंत में इसका फ्री कैश फ्लो $22.92 मिलियन था।

“रिकॉर्ड प्रथम‑तिमाही राजस्व” इस तथ्य के साथ आया कि ड्रोन निर्माता अगले तीन से पाँच वर्षों में मल्टी‑बिलियन‑डॉलर कंपनी बनने पर ध्यान केंद्रित कर रहा है, जबकि FY2024 में राजस्व $717 मिलियन था।

इसका उत्पाद Switchblade इन महत्वाकांक्षाओं का केंद्र है, जो रूसी और यूक्रेनी दोनों द्वारा उपयोग किया जाने वाला एक लोटरिंग म्यूनिशन है। AeroVironment वर्तमान में नवीनतम मॉडिफिकेशनों के साथ जामिंग को दूर करने पर काम कर रहा है, जो बेहतर प्रशिक्षण के साथ Switchblade की प्रभावशीलता दर को 80% से ऊपर बढ़ाएगा।

हाल ही में, US Army ने कंपनी को अपना सबसे बड़ा अनुबंध दिया, जिसकी कीमत $990 मिलियन तक हो सकती है, ताकि 2029 तक Switchblade की खरीद को कवर किया जा सके। मई में, पेंटागन ने भी AeroVironment को अपने Replicator प्रोजेक्ट के लिए Switchblade बनाने का अनुबंध दिया। यह केवल यही नहीं, बल्कि यूके, लिथुआनिया और फ्रांस ने भी Switchblade खरीदे हैं। AeroVironment के अनुसार, 20 से अधिक देशों ने इस विमान को खरीदने की इच्छा जताई है।

#2. Trimble Inc.

Trimble भू‑स्थानिक और कृषि ड्रोन समाधान प्रदान करता है, जो डेटा संग्रह, भूमि प्रबंधन और 3D मैपिंग में मदद करते हैं। उनकी तकनीकें सटीक कृषि और निर्माण मॉनिटरिंग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। इसके समाधान में Trimble Geospatial शामिल है, जो सूचना आदान‑प्रदान और उत्पादक कार्यप्रवाह पर केंद्रित है; Trimble Agriculture, जो FAST App प्रदान करता है जिससे उपयोगकर्ता अपनी खेती की जरूरतों के लिए सही सटीक कृषि उत्पाद संयोजन खोज सकते हैं; और Trimble Reality Capture, जो 360‑डिग्री इमेजरी और पॉइंट क्लाउड प्रदान करता है।

लेखन के समय शेयर $62.14 पर ट्रेड हो रहे थे, और Trimble के शेयरों की कीमत इस वर्ष 16.82% बढ़ी है, जिससे कंपनी का मार्केट कैप $15.175 बिलियन हो गया है। इसका TTM EPS 6.13, P/E (TTM) 10.14, और ROE (TTM) 30.34% है।

Q2 2024 में, कंपनी ने $2.11 बिलियन वार्षिक आवर्ती राजस्व (ARR) दर्ज किया, जो 14% की वृद्धि है, जबकि सकल मार्जिन 66.5% और विस्तारित EBITDA मार्जिन 24.6% था। Trimble की 75% आय सॉफ़्टवेयर सेवाओं से आती है, और कंपनी ने AI समाधान, उद्योग पैमाना, और मोनेटाइज़ेशन के शुरुआती चरणों पर ध्यान केंद्रित करने को उजागर किया। Trimble ने शेयर बायबैक को फिर से शुरू करने की योजना भी साझा की। इस बीच, कंपनी को चीन और जापान बाजारों में चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है और ऑटोमोटिव बाजार में राजस्व मान्यता धीमी हो रही है।

इस महीने, Trimble ने Caterpillar Inc. (CAT ) के साथ अपने दीर्घकालिक संयुक्त उद्यम को विस्तारित किया, जिससे ग्रेड कंट्रोल समाधान का वितरण किया जा सके। इस साल फरवरी में, Trimble और DroneDeploy ने ड्रोन से रियलिटी कैप्चर के लिए प्रीमियर पोजिशनिंग सटीकता पेश की, जिससे ऑपरेटर “बहुत सटीक मानचित्र” अधिक तेज़ी और निरंतरता से “ड्रोन को सटीक भू‑स्थानिक अनुप्रयोगों में उपयोग करने” में सक्षम हो सके।

Conclusion

ड्रोन का उपयोग करके eDNA को उन क्षेत्रों से एकत्र करना, जहाँ मनुष्यों के लिए पहुँच लगभग असंभव है, UAV के एक और रोमांचक अनुप्रयोग को दर्शाता है और पर्यावरणीय संरक्षण प्रयासों में एक महत्वपूर्ण छलांग है। साथ ही, विस्तृत जैव विविधता डेटा प्रदान करके और खतरनाक स्थानों में मानव पहुँच की आवश्यकता को समाप्त करके, ड्रोन तेज़, सुरक्षित और अधिक व्यापक पारिस्थितिकी तंत्र मॉनिटरिंग को संभव बनाते हैं।

पहले ही, तकनीकी नवाचारों ने ड्रोन अनुप्रयोगों को लॉजिस्टिक्स, कृषि, रक्षा और पर्यावरणीय मॉनिटरिंग सहित कई उद्योगों में विस्तारित कर दिया है। अब, यह जैव विविधता अनुसंधान को पुनः आकार देने के लिए तैयार है, जो हमें जलवायु परिवर्तन के प्रभावों को संबोधित करने और ग्रह की जैव विविधता की रक्षा के हमारे प्रयासों को मार्गदर्शन करने में मदद कर सकता है, जो मनुष्यों, पर्यावरण और अर्थव्यवस्था के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

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