Drone Mengumpulkan DNA dari Puncak Pohon dalam Pendekatan Baru untuk Upaya Konservasi

Untuk memiliki ekosistem yang sehat, kita membutuhkan keanekaragaman hayati, karena ia mendukung semua kehidupan di Bumi, termasuk manusia. Tanpa beragam mikroorganisme, tumbuhan, dan hewan, kita tidak dapat memiliki lingkungan yang seimbang.

Keanekaragaman hayati menyediakan layanan ekosistem seperti udara bersih, air tawar, dan pengelolaan banjir, yang penting bagi kesejahteraan manusia. Ia juga mendukung ketahanan pangan, membantu penyerapan karbon, mendetoksifikasi dan menguraikan limbah, meningkatkan ketahanan organisme, dan membantu mengatur penyakit. Gen pada tumbuhan dan hewan bahkan digunakan untuk mengembangkan obat-obatan dan farmasi.

Jadi, jelas bahwa kita memerlukan pemahaman yang lebih baik tentang keanekaragaman hayati. Alat yang kuat untuk mempelajari keanekaragaman hayati di hutan dan kanopi pohon adalah analisis DNA lingkungan (eDNA). Namun, mengumpulkan sampel eDNA tidak mudah di lingkungan yang tinggi dan kompleks seperti itu.

Secara tradisional, pendekatan yang memerlukan tenaga kerja intensif seperti menggelindingkan pohon atau mengusap permukaan telah digunakan untuk menyelesaikan tugas ini. Mengandalkan citra satelit atau menggunakan crane untuk mempelajari wilayah tidak hanya memerlukan upaya signifikan untuk mencapai cakupan yang memadai, tetapi juga kurang presisi.

Namun tidak lagi. Drone siap mengubah situasi dengan menyediakan kemampuan pengambilan gambar dekat, beresolusi tinggi, dan pengumpulan data.

Sebuah studi baru mengusulkan penggunaan kendaraan udara tak berawak (UAV) untuk menjelajahi keanekaragaman hayati di puncak pohon, khususnya di daerah yang terpencil dan tidak dapat diakses. Ini berarti drone akan melakukan pekerjaan tersebut secara aman tanpa memerlukan orang untuk pergi ke daerah yang sulit dijangkau seperti hutan hujan tropis untuk mengumpulkan material genetik dari puncak pohon sekaligus membantu kita memperoleh pemahaman yang lebih dalam tentang keanekaragaman hayati.

Gathering eDNA Using Drones

eDNA ditemukan dalam zat biologis seperti lendir, kotoran, dan sel kulit mati dan telah digunakan untuk memeriksa keanekaragaman hayati selama beberapa dekade. Digunakan untuk mengatalogkan dan memantau keanekaragaman hayati, jejak DNA membantu peneliti menentukan spesies apa yang ada di suatu area tertentu.

Awal tahun lalu, ilmuwan dari institut riset ETH Zurich menggunakan teknik ini untuk mengetahui spesies mana yang menggunakan kanopi hutan untuk membangun rumah mereka.

Untuk membangun drone khusus ini yang memiliki kemampuan mengumpulkan sampel pada cabang pohon secara mandiri, peneliti di ETH Zurich bersama dengan peneliti dari Institut Riset Federal Swiss WSL bekerja sama dengan perusahaan SPYGEN.

Pesawat dipasang dengan strip perekat di bagian bawahnya. UAV secara perlahan diturunkan ke cabang dan setelah material umum dipindahkan dari cabang ke perekat tersebut, material tersebut kemudian dianalisis.

Namun cabang bervariasi dalam ketebalan dan elastisitasnya. Dan membuat pesawat mendekati cabang serta tetap stabil untuk mengambil sampel secara berhasil terbukti menjadi tantangan besar bagi para peneliti.

“Mendarat di cabang memerlukan kontrol yang kompleks.”

– Stefano Mintchev, Profesor Robotika Lingkungan di ETH Zurich dan WSL pada waktu itu

Jadi, tim memasang drone dengan sangkar yang dapat mengukur gaya, yang memungkinkan pesawat mengukur fleksibilitas cabang dan menggunakannya untuk bergerak. Perangkat tersebut kemudian diuji pada tujuh spesies pohon, dan sampel ditemukan mengandung DNA dari 21 kelompok organisme yang berbeda, termasuk burung, serangga, dan mamalia.

Meskipun ini merupakan alternatif yang lebih mudah, lebih cepat, dan lebih aman dibandingkan mengirimkan ahli biologi ke puncak pohon, bahkan metode ini tidak sepenuhnya bebas risiko.

Saat menggunakan drone, ada risiko tidak hanya merusak pohon tetapi juga drone itu sendiri jika terjadi tabrakan keras yang tidak disengaja. Selain itu, ada keterbatasan dalam mengumpulkan sampel hanya dari cabang tempat drone mendarat. Jadi, meskipun hasilnya ‘menjanjikan’, drone masih perlu ditingkatkan.

An Improved System to Study Biodiversity

Sekarang, ilmuwan dari ETH Zurich telah menciptakan sistem robotik baru yang dirancang khusus. Pendekatan baru untuk UAV dalam mengumpulkan eDNA di dalam kanopi pohon ini menggunakan teknik pengusap permukaan.

Dipimpin oleh Steffen Kirchgeorg, mahasiswa PhD robotika di ETH Zurich, studi ini mengembangkan sistem pengambilan sampel dengan probe kain datar. Potongan kain flanel tersebut dipotong menjadi lingkaran, mirip dengan bentuk saringan kopi, dan dilengkapi dengan strip fiberglass untuk memberikan struktur.

Probe diturunkan dengan tali dari peralatan pengangkat yang dipasang di bagian bawah quadcopter. Dengan cara ini, drone tetap berada di luar vegetasi.

Drone juga dilengkapi dengan sensor yang mencegah tali probe tersangkut pada cabang. Para peneliti memprogram sistem untuk mengubah posisi secara otomatis saat mendeteksi benturan.

Cara kerjanya adalah UAV melayang dengan aman di atas puncak pohon. Probe kemudian diturunkan melalui dedaunan di mana ia menyentuh daun dan cabang. Setelah eDNA terkumpul, probe dapat diangkat untuk kemudian dianalisis isinya.

Eksperimen dilakukan di hutan hujan tropis di Asia Tenggara, di mana drone dikendalikan dari jarak jauh oleh Kirchgeorg dan rekan-rekannya melalui siaran langsung dari kamera onboard. Drone diterbangkan di luar garis pandang untuk mengumpulkan sepuluh sampel dari kanopi hutan.

Efektivitas pendekatan baru ini ditunjukkan selama Semi-Final XPRIZE Rainforest, di mana tim mengungkapkan bahwa mereka menemukan eDNA dari 152 spesies berbeda dari sampel tersebut, kebanyakan merupakan laba-laba dan serangga.

Tim bahkan menemukan eDNA dari monyet macaque ekor panjang bersama spesies rayap, beberapa semut, dan lalat gall, yang merupakan jenis lalat.

“Jika kita ingin orang melindungi alam, kita perlu memberi tahu mereka apa yang sebenarnya kita lindungi — dengan solusi kami, kami berharap dapat lebih memahami kehidupan di kanopi.”

– Penulis utama Kirchgeorg

Alternatif ini untuk mempelajari keanekaragaman hayati di habitat terpencil, menurut tim, sangat penting untuk inisiatif konservasi dan restorasi. Pada langkah berikutnya, tim akan fokus menyelidiki bagaimana kedalaman penetrasi, interaksi probe dengan vegetasi, dan durasi pengambilan sampel memengaruhi konsentrasi DNA dalam sampel.

Revolusi Drone

Drone, yang juga dikenal sebagai Kendaraan Udara Tanpa Awak (UAV) karena beroperasi tanpa pilot manusia di dalamnya, telah berkembang secara signifikan selama dekade terakhir dan dengan cepat menjadi bagian integral dari banyak industri.

Didorong oleh permintaan ini, pasar teknologi drone diperkirakan akan tumbuh dari $33,9 miliar pada 2023 menjadi $61,2 miliar pada 2029.

Robot terbang ini hadir dalam berbagai ukuran dan dapat dikendalikan secara remote atau melalui algoritma yang diprogram sebelumnya berkat penggunaan kamera, sensor, sistem GPS, dan tautan komunikasi.

Mereka menyediakan solusi yang hemat biaya bagi bisnis melalui kemampuan beragam mereka, yang meliputi pengambilan gambar dan video secara real-time, pengawasan, pemetaan, dan layanan pengiriman. Penggunaan teknologi terbaru seperti AI semakin meningkatkan banyak fungsi drone, memungkinkan pengambilan keputusan yang tepat dan tepat waktu, analitik data lanjutan, serta operasi otonom.

Semua kemampuan drone ini membuatnya sangat bermanfaat dalam membantu peneliti mengamati perilaku spesies, pola migrasi, dan perubahan ekosistem tanpa mengganggu satwa liar.

Sementara itu, fakta bahwa robot terbang ini dapat dengan mudah menavigasi hutan lebat dan mencapai puncak pohon yang biasanya tidak dapat diakses, memungkinkan ilmuwan mengumpulkan data tentang spesies tumbuhan untuk pertama kalinya. Dan dengan menempatkannya secara berkelanjutan, perubahan dapat dipantau selama bertahun-tahun untuk mengumpulkan data jangka panjang yang dapat membantu mempelajari dan memprediksi dampak perubahan iklim atau deforestasi.

Namun, ini hanyalah salah satu dari banyak contoh penggunaan drone. Beberapa aplikasi inovatif drone terlihat di pertanian di mana UAV membantu memantau kesehatan tanaman, mendeteksi hama, mengelola irigasi, dan mengoptimalkan hasil panen.

Selain merevolusi pertanian dengan teknik pertanian presisi, drone juga dapat dikerahkan di daerah rawan bencana untuk misi pencarian dan penyelamatan, mengirimkan pasokan penting, dan menilai kerusakan. Dalam keadaan darurat seperti kebakaran hutan, badai, dan gempa bumi, drone ini dapat menjadi tak tergantikan karena kemampuannya menavigasi area berbahaya dengan cepat tanpa menempatkan nyawa dalam bahaya.

Industri lain yang semakin banyak menggunakan drone meliputi pengiriman, inspeksi infrastruktur yang sulit dijangkau seperti jembatan dan pipa, serta pembuatan model 3D detail dari situs konstruksi atau tambang.

Semua contoh ini menunjukkan evolusi drone dari sekadar barang baru yang digunakan terutama oleh hobiis atau militer, menjadi kini merambah berbagai sektor mulai dari perawatan kesehatan, konstruksi, dan pemantauan lingkungan hingga pengiriman pizza dan obat, rantai pasokan, pemeliharaan pesawat, dan lainnya.

Peningkatan penggunaan dan popularitas drone didorong oleh kemajuan teknologi. Misalnya, algoritma AI dan ML kini semakin banyak diintegrasikan ke dalam sistem tertanam untuk membuat mesin ini lebih efisien dan cerdas.

Ada juga mikrokontroler dan prosesor berdaya rendah namun berperforma tinggi, hasil inovasi dalam teknologi semikonduktor. Kemajuan ini meningkatkan efisiensi dan daya tahan drone dengan menyediakan lebih banyak daya komputasi sambil mengonsumsi lebih sedikit energi.

Kemajuan penting lainnya yang membantu memperluas aplikasi drone adalah teknologi komunikasi nirkabel seperti 5G dan IoT untuk memungkinkan transmisi data yang lebih cepat dan lebih andal serta sistem operasi waktu nyata (RTOS) untuk penjadwalan yang tepat dan manajemen tugas.

Semua kemajuan teknologi ini secara signifikan meningkatkan kinerja dan kemampuan drone, membantu memperluas penerapannya di berbagai bidang.

Perusahaan yang Mengembangkan Solusi Drone

Sekarang, mari kita lihat perusahaan-perusahaan yang berada di garis depan pengembangan teknologi drone.

DJI adalah kekuatan dominan dalam industri drone, menyediakan berbagai solusi drone konsumen, profesional, dan industri yang digunakan di bidang pertanian, survei, dan inspeksi infrastruktur.

Boeing (BA ) adalah nama lain yang mengembangkan drone berdaya tahan tinggi untuk keperluan pertahanan dan komersial, sementara Northrop Grumman (NOC ) terlibat dalam pengembangan UAV seperti RQ-4 Global Hawk. Lockheed Martin (LMT ) merupakan raksasa pertahanan lain yang terlibat dalam teknologi drone, sementara Kratos Defense & Security Solutions (KTOS ) sedang memperluas ke sektor komersial.

Jika kita melihat industri pertanian, teknologi drone Draganfly (DPRO ) berfokus pada analitik berbasis AI, pemetaan, dan sistem tanggap darurat. AgEagle Aerial Systems (UAVS ) menciptakan solusi berbasis drone untuk pemantauan lingkungan sementara Parrot adalah produsen drone Eropa utama untuk penggunaan dalam pertanian presisi, pemetaan 3D, dan penelitian keanekaragaman hayati.

Saatnya menyelami lebih dalam beberapa nama terkemuka:

#1. AeroVironment, Inc.

Pemimpin dalam teknologi drone, AeroVironment (AVAV ) mengkhususkan diri dalam UAV untuk aplikasi militer dan komersial, termasuk pemantauan lingkungan dan pertanian.

Dengan harga $209 pada saat penulisan, harga saham AeroVironment telah naik 65% tahun ini, membawa kapitalisasi pasar perusahaan menjadi $5,865 miliar. Perusahaan memiliki EPS selama dua belas bulan terakhir (TTM) sebesar 2,12, P/E (TTM) sebesar 98,08, dan ROE (TTM) sebesar 8,30%.

Untuk Q2 2024, perusahaan melaporkan pendapatan $189,5 juta, naik 24,4% dibandingkan tahun sebelumnya. Laba non-GAAP sebesar $0,89 per saham justru turun dari $1 per saham pada kuartal yang sama tahun lalu. Arus kas bebas pada akhir kuartal sebesar $22,92 juta.

“Pendapatan kuartal pertama yang mencatat rekor” muncul saat pembuat drone ini fokus menjadi perusahaan bernilai miliaran dolar dalam tiga hingga lima tahun ke depan, naik dari $717 juta pendapatan pada tahun fiskal 2024.

Produk mereka, Switchblade, menjadi pusat ambisi ini, yaitu munisi loitering yang digunakan oleh Rusia dan Ukraina. AeroVironment saat ini sedang bekerja mengatasi gangguan dengan modifikasi terbaru, yang bersama dengan pelatihan yang lebih baik akan meningkatkan tingkat efektivitas di atas 80% pada Switchblade.

Baru-baru ini, Angkatan Darat AS memberikan perusahaan kontrak terbesar mereka hingga $990 juta, untuk menutupi pembelian Switchblade hingga 2029. Pada bulan Mei, Pentagon juga memberikan AeroVironment kontrak untuk membangun Switchblade bagi proyek Replicator mereka. Ini bukan satu-satunya, bahkan Inggris, Lituania, dan Prancis telah membeli Switchblade. Lebih dari 20 negara, menurut AeroVironment, sedang berusaha membeli pesawat ini.

#2. Trimble Inc.

Trimble menawarkan solusi drone geospasial dan pertanian yang membantu dalam pengumpulan data, manajemen lahan, dan pemetaan 3D. Teknologi mereka memainkan peran penting dalam pertanian presisi dan pemantauan konstruksi. Solusinya meliputi Trimble Geospatial yang berfokus pada pertukaran informasi dan alur kerja produktif, Trimble Agriculture yang menawarkan Aplikasi FAST yang membantu pengguna menemukan kombinasi produk pertanian presisi yang tepat untuk kebutuhan pertanian mereka, dan Trimble Reality Capture yang menyediakan citra 360 derajat dan point cloud.

Dengan harga $62,14 pada saat penulisan, harga saham Trimble telah naik 16,82% tahun ini, yang membawa kapitalisasi pasar perusahaan menjadi $15,175 miliar. Perusahaan memiliki EPS selama dua belas bulan terakhir (TTM) sebesar 6,13, P/E (TTM) sebesar 10,14, dan ROE (TTM) sebesar 30,34%.

Untuk Q2 2024, perusahaan melaporkan $2,11 miliar dalam Pendapatan Berulang Tahunan (ARR), yang merupakan peningkatan 14%, sementara margin kotor sebesar 66,5% dan margin EBITDA yang diperluas sebesar 24,6%. 75% pendapatan Trimble berasal dari layanan perangkat lunak, dan perusahaan menekankan fokus pada solusi AI, skala industri, dan tahap awal monetisasi. Trimble juga membagikan rencana untuk melanjutkan pembelian kembali saham. Sementara itu, perusahaan menghadapi tantangan di pasar China dan Jepang serta melihat pengakuan pendapatan yang lambat di pasar otomotif.

Bulan ini, Trimble memperpanjang joint venture lama dengan Caterpillar Inc. (CAT ) untuk distribusi solusi kontrol grade. Awal tahun ini, pada bulan Feb., Trimble dan DroneDeploy memperkenalkan akurasi posisi unggulan untuk realitas capture dari drone, yang akan memungkinkan operator untuk “menyampaikan peta yang sangat akurat” lebih cepat dan konsisten, “memungkinkan drone digunakan dalam aplikasi geospasial presisi”.

Kesimpulan

Penggunaan drone untuk mengumpulkan eDNA di daerah yang secara praktis tidak dapat diakses oleh manusia menandai lagi satu aplikasi UAV yang menarik dan lompatan signifikan dalam upaya konservasi lingkungan. Selain itu, dengan menyediakan data keanekaragaman hayati yang detail sambil menghilangkan kebutuhan akses manusia ke lokasi berbahaya, drone memungkinkan pemantauan ekosistem yang lebih cepat, lebih aman, dan lebih komprehensif.

Sudah, inovasi teknologi telah memperluas aplikasi drone ke berbagai industri termasuk logistik, pertanian, pertahanan, dan pemantauan lingkungan. Sekarang, drone siap mengubah penelitian keanekaragaman hayati yang dapat membantu kita mengatasi dampak perubahan iklim dan memandu upaya kami untuk melindungi keanekaragaman hayati planet, yang penting bagi manusia, lingkungan, dan ekonomi.

Klik di sini untuk daftar lima perusahaan drone terbaik untuk diinvestasikan.