I droni e l’IA stanno riscrivendo la sopravvivenza e la gestione della fauna selvatica

Il potere dell’intelligenza artificiale (IA) viene sempre più utilizzato per proteggere le specie minacciate.

The same technology that many fear could one day cause job displacement or even pose a threat to humanity is now being used to save animals. AI is coming to the defense of endangered species across the globe in a myriad of ways, including tracking movement patterns and water loss in wetlands and rivers, enhancing anti-poaching efforts, developing advanced warning systems, and counting species using classification and surveillance techniques.

Grazie a tutti questi sforzi, l’IA ha contribuito a salvare le popolazioni in declino di elefanti, pesci, pangolini, rinoceronti, lupi rossi, pantere della Florida, and many more.

L’IA è in grado di trovare, identificare e proteggere le specie vulnerabili analizzando enormi quantità di dati, individuando tendenze e monitorando gli ecosistemi nel tempo. A differenza dei metodi convenzionali, che disturbano gli ecosistemi e richiedono tempo, manodopera e risorse considerevoli, l’IA lo fa tutto rapidamente ed efficacemente.

Con fino a un milione di specie sull’orlo dell’estinzione e la biodiversità in rapido declino, l’IA offre strumenti potenti per supportare gli sforzi di conservazione. I suoi benefici, tra cui maggiore efficienza, elaborazione più rapida dei dati, monitoraggio automatico della fauna selvatica, miglioramento del rilevamento delle minacce, avvisi in tempo reale, decisioni più informate e condivisione scalabile dei dati, possono contribuire a rivoluzionare il modo in cui proteggiamo le specie minacciate.
Di conseguenza, i ricercatori si stanno rivolgendo all’IA per monitorare la biodiversità e rafforzare gli sforzi a favore delle specie minacciate.

L’ultimo studio dei ricercatori dell’Università della Florida ha fatto esattamente questo. Hanno utilizzato l’IA per scoprire un sito di nidificazione che ospita fino a 41.000 tartarughe nascoste nell’Amazzonia. Questa rivelazione segna il più grande sito di nidificazione di tartarughe conosciuto al mondo, resa possibile grazie a modelli intelligenti e droni.

L’uso di tecniche innovative combinate con immagini aeree e correzioni statistiche ha contribuito a svelare le principali carenze delle tecniche di conteggio convenzionali e consente un monitoraggio più accurato della fauna selvatica.

“Descriviamo un modo nuovo per monitorare più efficientemente le popolazioni animali,” ha detto Ismael Brack, autore principale dello studio e ricercatore post‑dottorato presso l’UF Institute of Food and Agricultural Sciences’ (UF/IFAS) School of Forest, Fisheries, and Geomatics Sciences. “E sebbene il metodo sia stato usato per contare le tartarughe, potrebbe essere applicato anche ad altre specie.”

Aggregazione Stagionale: Chiave per un Conteggio Accurato della Fauna Selvatica

Quando si studiano le dinamiche di popolazione, come la crescita, la diminuzione o lo spostamento delle specie, la comprensione delle relazioni predatore‑preda e delle interazioni interspecifiche, e l’analisi degli effetti della conversione dell’habitat e del cambiamento climatico globale, l’abbondanza è una variabile fondamentale in ecologia e conservazione.

By monitoring it over time, we can also detect and predict trends in populations of invasive or threatened species.

Sebbene conoscere quante specie esistono aiuti a monitorare i cambiamenti, identificare le minacce e misurare il successo delle azioni di protezione o controllo, stimare questa abbondanza è molto difficile, soprattutto in grandi aree dove le specie sono rare, elusive o ampiamente disperse. Questo rende difficile trovare e contare le specie con precisione.

Un modo efficace per migliorare l’efficienza e l’accuratezza di questi sforzi di stima e monitoraggio dell’abbondanza è contare gli animali durante i periodi di aggregazione spaziale.

Ciò significa che diverse specie della fauna selvatica mostrano comportamenti stagionali in cui si concentrano in piccole aree per riposare, accoppiarsi, riprodursi, nidificare e interagire socialmente, fornendo l’opportunità perfetta per contarle. Ad esempio, le tartarughe si riuniscono per nidificare su spiagge e banchi di sabbia.

Per campionare queste popolazioni di fauna selvatica aggregate spazialmente, i droni vengono utilizzati come metodo efficiente e meno invasivo.

I droni, noti anche come veicoli aerei senza pilota (UAV) o aeromobili a pilotaggio remoto (RPA), si sono dimostrati più precisi e accurati nel contare le specie radunate in un unico luogo. Causano anche meno disturbo agli animali rispetto ai rilevamenti a terra.

Per utilizzare i droni, vengono pianificati percorsi di volo per coprire l’intera area in cui le specie sono radunate. Si mantengono sovrapposizioni tra le foto successive e le strisce laterali, consentendo di unire tutte le immagini raccolte in un unico mosaico ortorettificato.

Combinare molte immagini più piccole, rimuovendo le distorsioni, per creare un’immagine grande, altamente dettagliata, ad alta risoluzione e di qualità cartografica, produce un mosaico ortorettificato.

Contare gli individui della fauna selvatica nei ortomosaici durante gli eventi di aggregazione, tuttavia, è soggetto a errori involontari, che possono portare a stime distorte.

Sebbene sia un metodo rapido, meno invasivo e più preciso per contare gli animali rispetto al conteggio da terra, questa tecnica non tiene conto del fatto che gli animali a volte si muovono durante l’osservazione.

Ad esempio, un animale può essere nascosto dalla vegetazione o semplicemente trovarsi altrove temporaneamente quando l’immagine viene acquisita. Anche se l’animale è nell’immagine, potrebbe non essere rilevato dall’algoritmo o da un osservatore umano. Un’altra possibilità è che gli animali in movimento compaiano più volte nelle foto.

Un fattore importante, secondo l’ultimo studio, è che queste concentrazioni di specie sono spesso temporanee, con individui che arrivano e partono nel corso di giorni a causa di nidificazione, riproduzione o migrazione, causando fluttuazioni nella dimensione della popolazione.

Gli errori risultanti da questa “popolazione aperta” possono fornire numeri errati, e la parte preoccupante è che “questi errori sono ampiamente trascurati nelle stime di abbondanza derivanti dal conteggio dei mosaici ortorettificati dei rilevamenti basati su droni.”

Pertanto, i ricercatori dell’Università della Florida hanno voluto creare un approccio che tenga conto di molteplici fonti di errore. Per questo, stanno utilizzando due tipi di set di dati: ricontatti di animali marcati e conteggi complessivi della popolazione.

Sorveglianza Aerea e Modellazione Intelligente che Rivoluzionano le Stime di Popolazione

In collaborazione con i ricercatori non governativi della Wildlife Conservation Society (WCS) con sede a New York, operanti in Colombia, Brasile e Bolivia, il progetto è iniziato concentrandosi sulle Tartarughe Giganti Sudamericane di Fiume (Podocnemis expansa), anche chiamate tartaruga gigante del Rio Amazonas, tartaruga di fiume, o semplicemente Arrau.

Pubblicata nel Journal of Applied Ecology, la ricerca è stata motivata dalla necessità di stimare l’abbondanza delle tartarughe di fiume e di disporre di un protocollo di monitoraggio durante la più grande aggregazione conosciuta al mondo di tartarughe d’acqua dolce.

Le tartarughe di fiume hanno subito declini storici, scomparendo da molti affluenti dei fiumi Amazzonia e Orinoco o presentandosi a densità molto più basse.

La loro popolazione è diminuita notevolmente, principalmente a causa della sovrasfruttamento da parte dei bracconieri per carne e uova. Di conseguenza, le loro grandi aggregazioni sono ora rare.

Tuttavia, esistono ancora alcune grandi popolazioni di questa specie nel suo intervallo, e alcune sembrano essere in fase di recupero, con il loro comportamento stagionale che offre un’opportunità inestimabile per monitorare le loro popolazioni.

Migliaia di queste creature sociali si radunano ogni anno durante la stagione secca (luglio o agosto) per nidificare sui banchi di sabbia del fiume Guaporé, lungo il confine Brasile‑Bolivia.

Per stimare il loro numero, in passato gli esperti si affidavano al conteggio dei piccoli una volta emersi, da cui si estrapola il numero di femmine, usando la media di uova per nido. Questo è un metodo invasivo e dispendioso in termini di tempo a causa della recinzione del perimetro e della manipolazione dei piccoli.

Inoltre, i nidi individuali non possono essere distinti l’uno dall’altro, rendendo non solo difficile ma anche impossibile stimare i numeri in aree con nidificazione di massa considerevole.

C’è un altro metodo, il conteggio visivo delle tartarughe adulte dal suolo, ma anche questo presenta le difficoltà del movimento costante e dell’ostruzione reciproca.

Qui, i droni, che sono in fase di test per sorvegliare le popolazioni di tartarughe di fiume, hanno dimostrato grande promessa come metodo efficiente e preciso per stimare le loro dimensioni di popolazione durante gli eventi di nidificazione, importante per valutare le tendenze della popolazione e l’efficacia delle azioni di conservazione.

Quindi, i ricercatori hanno applicato l’approccio di modellazione che hanno sviluppato per determinare la popolazione di tartarughe di fiume quando si riuniscono per nidificare.

Tenendo conto di molteplici fonti di errore, offre un nuovo metodo per gli ecologi per monitorare gli animali a rischio con maggiore precisione.

Il nuovo approccio, secondo i ricercatori, offre diversi vantaggi, tra cui l’immagine aerea per contare le tartarughe di fiume senza alcuna ostruzione. L’uso di una tecnica meno invasiva riduce anche il disturbo agli animali.

Inoltre, l’approccio fornisce un metodo uniforme che può essere applicato e confrontato tra diversi siti e anni. Data queste opportunità, i ricercatori si aspettano che un protocollo simile al loro venga adottato da istituzioni governative e non governative per monitorare la specie.

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Un Modello Intelligente, Scalabile e Corretto per Errori per Monitorare la Fauna Selvatica Globale

Per contare le tartarughe, i ricercatori hanno marcato i gusci di 1.187 tartarughe di fiume con vernice bianca e, nell’arco di dodici giorni, hanno fatto volare un drone sopra di esse, seguendo un percorso preciso, avanti e indietro, quattro volte al giorno.

Il drone scattò 1.500 foto ogni volta, che furono unite con un software. I ricercatori hanno poi esaminato le immagini composite. Ogni tartaruga è stata registrata insieme al fatto se il suo guscio fosse marcato e se l’animale fosse in cammino o nidificando al momento della fotografia.

Utilizzando questi dati, hanno sviluppato modelli probabilistici che tengono conto di molteplici fonti di errore. Ha utilizzato dati di ricontatto di animali marcati e conteggi complessivi della popolazione per considerare individui non rilevabili durante il volo, popolazione aperta (continua entrata e uscita) durante l’evento di nidificazione, individui marcati rilevati nel mosaico con segni non identificabili e conteggi doppi dovuti al processo di costruzione dell’ortomosaico.

Pertanto, il team stima che la probabilità di nidificazione giornaliera sia 0,37 e che il 35% delle tartarughe di fiume che hanno utilizzato il banco di sabbia di notte siano presenti anche durante il volo mattutino del drone.

Inoltre, hanno scoperto che il 20% delle tartarughe in cammino nell’ortomosaico sono conteggi doppi, e la probabilità di identificare il segno era 0,78. In questo modo, il nuovo approccio fornisce un metodo più accurato per contare la fauna selvatica usando i droni.

Durante il conteggio delle tartarughe, gli osservatori a terra hanno segnalato circa 16.000 tartarughe, mentre i ricercatori che hanno esaminato gli ortomosaici senza tenere conto degli errori ne hanno contate circa 79.000.

Ma usando la tecnica, i ricercatori stimano che l’abbondanza totale per il sito di aggregazione sia di 41.377 tartarughe. Secondo Brack:

“Questi numeri variano notevolmente, e questo è un problema per i conservazionisti. Se gli scienziati non riescono a stabilire un conteggio accurato degli individui di una specie, come potranno sapere se la popolazione è in declino o se gli sforzi per proteggerla hanno successo?”

Sebbene le stime rappresentino un gran numero di tartarughe di fiume, i ricercatori osservano che probabilmente costituiscono solo una frazione delle loro popolazioni storiche nella regione amazzonica, basandosi sui registri storici di uova esportate. Per non parlare del fatto che l’evento di nidificazione è continuato per alcuni giorni dopo l’ultimo volo del drone.

Pertanto, lo studio raccomanda di estendere l’uso dello strumento di monitoraggio per l’intero periodo di nidificazione. Inoltre, dovrebbero essere inclusi altri banchi di sabbia nella regione per una stima completa della popolazione nidificante.

A questo proposito, il team di ricerca prevede di effettuare più voli di droni presso il sito di nidificazione del fiume Guaporé e in altri paesi sudamericani dove si radunano le tartarughe di fiume, come la Colombia, e possibilmente Venezuela e Perù. Questo aiuterà il team a migliorare i suoi metodi di monitoraggio.

“Combinando le informazioni di più indagini, possiamo rilevare le tendenze della popolazione, e la Wildlife Conservation Society saprà dove investire in azioni di conservazione.”

– Brack

Mentre il quadro sviluppato è stato inizialmente guidato dalla necessità di migliorare il monitoraggio delle tartarughe di fiume, i ricercatori hanno osservato che è “molto versatile e può essere facilmente utilizzato o adattato a diversi contesti.”

Oltre alle tartarughe di fiume, la metodologia sviluppata può essere applicata e adattata agli sforzi di conservazione di altre specie minacciate monitorate tramite ortomosaici basati su droni.

Ad esempio, studi precedenti di monitoraggio con droni hanno tagliato il pelo delle foche, marcato capre di montagna e bisonti con pallini di paintball, e fissato collari agli alci per tracciare i loro movimenti durante i conteggi.

In definitiva, il nuovo modello può essere utilizzato per un monitoraggio efficiente e tempestivo dell’abbondanza nei programmi di conservazione e gestione della fauna selvatica.

Investire nella Tecnologia per la Conservazione

Il gioiello dell’IA NVIDIA Corporation (NVDA ) sta giocando un ruolo importante nel salvare gli animali e il nostro pianeta. 

Le sue GPU alimentano molti dei modelli di deep learning usati nel riconoscimento delle immagini, nella rilevazione di oggetti e nel software di monitoraggio ambientale. L’azienda promuove anche l’uso dell’IA per il bene globale, inclusa la ricerca sulla biodiversità.

NVIDIA Corporation (NVDA )

Ora, tra le aziende che utilizzano la tecnologia Nvidia, l’istituto di ricerca AI Ai2 ha sviluppato EarthRanger per prendere decisioni operative più informate per la conservazione della fauna selvatica in tempo reale. Il più grande database al mondo di elefanti è addestrato su GPU NVIDIA Hopper. Visualizza anche dati su un gran numero di animali, aggregati da radio, satelliti, trappole fotografiche, sensori acustici e altre fonti di dati.

Ai2 ha recentemente rilasciato anche un modello AI open source chiamato Atlantes per analizzare più di cinque miliardi di segnali GPS al giorno emessi da quasi 600.000 navi oceaniche e prevedere le attività di queste imbarcazioni con circa l’80% di precisione. Se una nave è impegnata in pesca illecita, il modello invia avvisi alle guardie costiere. Il modello basato su transformer con 4,7 milioni di parametri, Atlantes, è addestrato su GPU NVIDIA H100 Tensor Core e PyTorch.

I RhinoWatches basati su AI di Rouxcel Technology sono addestrati e ottimizzati usando il calcolo accelerato NVIDIA. Sono distribuiti in oltre 40 riserve sudafricane e si stanno espandendo in Kenya e Namibia. L’azienda sta attualmente sviluppando modelli AI per altre specie, inclusi i pangolini, critici in via di estinzione.

I moduli NVIDIA CUDA e Jetson, nel frattempo, sono utilizzati per l’AI edge e l’elaborazione dei dati da OroraTech, che combina dati da satelliti, telecamere, osservazioni aeree e informazioni meteorologiche locali per monitorare il bracconaggio e gli incendi boschivi e fornire avvisi in tempo reale.

Ma non è tutto. Negli anni, la tecnologia Nvidia è stata usata per molti altri esperimenti interessanti, inclusa la de‑estinzione. Ad esempio, Colossal Biosciences ha utilizzato la tecnologia di editing genetico, modelli AI e la suite software NVIDIA Parabricks per riportare in vita il pappagallo dodo, il mammut lanoso e la tigre della Tasmania.

Oltre alla fauna selvatica, la tecnologia Nvidia aiuta scienziati, ricercatori e sviluppatori a comprendere meglio il clima, gli oceani e lo spazio.

Con una capitalizzazione di mercato di 4,39 trilioni di dollari, le azioni della società di infrastrutture informatiche full‑stack attualmente scambiano a 180,95 $, in crescita di oltre il 34 % dall’inizio dell’anno.

Il prezzo delle azioni della società è aumentato di oltre il 59 % negli ultimi tre mesi. Solo l’ultimo giorno di luglio, il titolo ha raggiunto un massimo di 52 settimane di 183,30 $, dimostrando una continua forte fiducia degli investitori nella società e nelle sue prospettive future.

Con ciò, ha un EPS (TTM) di 3,10 e un P/E (TTM) di 57,98, mentre il rendimento del dividendo offerto è dello 0,02 %.

Per il primo trimestre chiuso il 27 aprile 2025, Nvidia ha registrato un fatturato di 44,1 miliardi di dollari. Il principale motore è rappresentato dai data center, che hanno generato 39,1 miliardi di dollari di fatturato, pari all’89 % delle vendite totali dell’azienda. Questo è stato alimentato dalla domanda esplosiva di IA.

Questa crescita è avvenuta nonostante Nvidia abbia affrontato ostacoli geopolitici con restrizioni all’esportazione dei suoi chip H20 in Cina. È probabile che questi chip tornino in Cina con l’amministrazione Trump che assicura all’azienda la possibilità di riprendere le vendite. Nvidia ha anche annunciato una nuova GPU “completamente conforme” per la Cina.

Tuttavia, Nvidia potrebbe ancora faticare a riconquistare la sua precedente quota di mercato, con Bernstein che prevede che la quota di mercato dei chip AI di Nvidia in Cina scenderà dal 66 % dell’anno scorso al 54 % di quest’anno.

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Conclusione

Per mantenere un pianeta sano e stabile, è fondamentale salvare le specie minacciate, poiché la loro perdita può causare effetti a catena, influenzando l’intera rete della vita. E con l’accelerazione delle minacce di estinzione, è più importante che mai implementare un monitoraggio efficace.

Qui, l’integrazione di droni e tecniche di modellazione intelligente segna un cambiamento significativo. Migliorando l’accuratezza e l’efficienza del monitoraggio delle specie, queste innovazioni tecnologiche ci consentono di agire più rapidamente, più intelligentemente e in modo più strategico per proteggere la fauna più vulnerabile del pianeta.

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Riferimenti:

1. Brack, I.V., Valle, D., Ferrara, C., Torrico, O., Domic‑Rivadeneira, E., & Forero‑Medina, G. Estimating abundance of aggregated populations with drones while accounting for multiple sources of errors: A case study on the mass nesting of Giant South American River Turtles. Journal of Applied Ecology, prima pubblicazione 17 giugno 2025. https://doi.org/10.1111/1365-2664.70081