サステナビリティ
ブロックチェーンからAIへ：未来技術がすでに森林を保護している方法
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私たちの生活で最も重要な要素のひとつは森林であり、地球上の陸地の約3分の1を覆っています。森林は酸素、栄養、シェルター、燃料を提供します。また、侵食を防ぎ、土壌を豊かにし、植物や作物の成長に必要な肥沃な表層土を生み出し、土砂崩れや洪水を防止します。
森林はさらに、酸素の生成、二酸化炭素の吸収、気候調整、生物多様性の生息地、医薬資源、水循環の維持、自然災害の緩和、生計支援、心理的健康、レクリエーション空間など、重要な役割を果たしています。
それにもかかわらず、森林伐採（森林土地の意図的な開拓）は、世界的に重大な問題であり続けています。
悲劇的な継続的喪失
森林伐採は歴史を通じて行われてきましたが、近世におけるその速度は単に急上昇しています。例えば、過去3世紀で、1.5 billion hectaresの森林が、米国よりも大きい面積で破壊されました。
一方、過去20年間で、世界全体で7,630万ヘクタール（Mha）の湿潤一次林が失われました。これはこの期間の総樹木被覆喪失の16％に相当します。
この永続的な森林伐採は、住宅建設や資源採取など様々な理由で、人々、企業、政府によって行われています。
今年初めの研究によると、食料生産が森林伐採の主要な要因でした。生産/供給、貿易/流通、消費/需要の観点から、40か国の熱帯・亜熱帯地域の森林伐採要因を分析した結果、研究者は2000年から2018年の間に、世界の森林被覆変化の約90％が農業（作物と牧草地）の拡大によるものと判明しました。
農業に加えて、都市化や自然・人為的な山火事も森林喪失に大きく関与しています。森林を破壊し続ける一方で、研究はアマゾンのようにかつて炭素吸収源であった森林が現在は純炭素排出源に転換していることを示しています。つまり、吸収よりも多くのCO2を放出しており、残された森林を保護する緊急性が高まっています。
世界最大の熱帯雨林は、森林伐採と気候変動の圧力を受けています。最近の研究では、2050年までにアマゾンの森林の10％から47％が「複合的な撹乱に直面し、予期せぬ生態系転換を引き起こし、地域の気候変動をさらに悪化させる可能性がある」と推定されています。
人間活動の集中的な影響と気候変動により見られる森林喪失は、生物多様性、自然資源、そして私たちの生活の質を脅かしています。
森林伐採の影響はまだ完全に分析されていません。最近、オタゴ大学の研究では、森林伐採に応じてニュージーランド固有の石蝉が「警告」色を変えることが判明しました。さらに、MITの研究では、年間の人為的水銀排出の10％が世界的な森林伐採に起因していることが分かっています。
科学者は主に森林伐採を全球CO2排出源として研究してきましたが、水銀は軽視されてきました。植物は大気中の水銀をCO2と同様に取り込みますが、この化学元素は植物にとって本質的な生物学的機能を持たず、単に土壌に吸収されるだけです。
現在、研究者は森林伐採に起因して大気中に200トンの水銀が排出されており、熱帯・亜熱帯諸国ではさらに高いことを明らかにしました。
そこで、森林を保護するために、リトアニアのカウナス工科大学（KTU）、ヴィタウタス・マグヌス大学、スウェーデンのリンネウス大学の研究者が協力し、ビッグデータ、AI、モノのインターネット（IoT）、ブロックチェーンなどの先端技術を組み込んだインテリジェントな森林データ処理モデル「Forest 4.0」を開発しました。Forest 4.0。
このシステムは、より透明性の高い森林ガバナンスモデルを提供し、森林状態のリアルタイム監視と持続可能な資源会計を可能にします。
「テーブルを購入したときに、どの森林のどの木から来たのか正確に知ることができると想像してください。これこそが提案された森林データ管理モデルの成果です。」
– KTUの教授でForest 4.0の開発に携わったRytis Maskeliūnas
特にブロックチェーンとIoTは、Forest 4.0において重要な役割を果たし、管理と保全に変革的な可能性を提供しています。
論文によれば、ブロックチェーンは認証とトレーサビリティデータの安全な保存に使用されました。ブロックチェーン技術は森林管理における透明性と完全性を促進しますが、センサー、ドローン、監視システムからのリアルタイムデータは、火災管理、持続可能な伐採、野生生物の監視における意思決定を支援します。
森林管理への多層的アプローチ
技術革新は私たちの生活のすべての領域に大きな影響を与えてきましたので、森林を保護し、スマートな管理を向上させ、自然の未来を守るためにも活用すべきです。
森林部門は、デジタル成熟度の低さ、デジタルスキルの不足、サプライチェーンの課題、サービスイノベーションの必要性、AI手法の導入など、多くの課題に直面しています。デジタル技術を森林業務に統合することで、これらの課題に対処できます。
特に地理空間情報とデータ分析の技術進歩は、すでに森林伐採の監視に役立っています。これらは広大な領域での森林被覆変化の検出と対応を高精度で可能にします。
例えば、マルチスペクトル・ハイパースペクトル衛星はリモートセンシングを可能にし、LiDARは森林構造の3次元データを提供し、SARは雲を貫通して熱帯地域での継続的な監視を実現します。ドローンは、対象エリア向けの高解像度画像取得に利用されている最新技術の一つです。
さらに、機械学習は大量の画像やデータの処理を自動化する上で大きな助けとなっています。アルゴリズムは90％以上の精度で森林伐採パターンを識別します。
研究では、マレーシア国立大学、テクノロジー大学MARA、ラブダンアカデミーの研究者が実施した研究で、FCN、SegNet、DeepLabV3、U-Net、ResNetなどのディープラーニングアーキテクチャを利用し、複雑で不規則な形状の森林領域でも森林伐採の検出に効果的であることが確認されました。研究者は次のように述べています：
「環境問題が深刻化する中、最先端技術の可能性を活用して森林伐採の影響に対抗することが不可欠です。」
現在、’スマートフォレスト’を目指して、科学者はForest 4.0を作成しました。そのスマートで持続可能な森林管理システムは、実際に多層的アプローチを採用しています。
最初の層はデータ収集と管理の層で、文字通りの意味です。この層は、ワイヤレスセンサーネットワーク、リモートセンシング、現場モニタリングシステムなど、さまざまなソースからデータを収集・処理する役割を担います。
ワイヤレスセンサーネットワークは、温度、樹液、土壌水分などを測定するさまざまなIoTデバイスを含み、データ伝送で接続されています。そのため、実際に森林に入り手動で測定する必要はありません。
システムは、鳥の巣箱のように見えるセンサーを木に設置するIoTソリューションも備えています。
「これらのデバイスはデータを中央システムに送信し、データ分析層のAIアルゴリズムで解析されます。」
– KTUリアルタイムコンピュータシステムセンターの教授でハードウェアを開発したEgidijus Kazanavičius
したがって、データ分析層はビッグデータ分析を活用して、第一層で収集されたデータから洞察を得ます。機械学習と予測分析を利用することで、この層は意思決定支援を提供します。
モニタリング・評価層では、データ分析の結果を活用して森林の健康、生物多様性、炭素隔離、エコシステムサービスを監視・評価します。結果の可視化と分析は意思決定にも役立ちます。
この評価から得られた情報は次の段階である森林管理層にとって重要で、出力はモニタリング、再植林、保全に役立ちます。
技術インフラ層は、ブロックチェーン、ワイヤレスセンサーネットワーク、IoTなど、アーキテクチャの他の層を支える基盤技術インフラを提供します。
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森林管理を変革する新技術
環境条件に関して収集されたすべてのデータが実際に活用されると、IoTシステムは森林の健康状態を評価し、火災リスクを監視し、さらには害虫、病気、違法活動からの保護も提供できます。
対象データは空気品質、湿度、温度を示し、これらはセンサーで取得されますが、スマートな監視システムは単なるセンサー以上のものです。
例えば、森林に既に設置されているカメラも利用できます。Maskeliūnasは、カメラ画像にアクセスし、針葉樹の黄変などを観察することで、IoTが昆虫の木への影響を検出し、葉の斑点で病気を特定し、音声を暗号化して違法伐採を明らかにできると説明しました。
Forest 4.0モデルに新技術を活用することで、資源利用の最適化と廃棄物削減に加えて、森林ビジネスの効率性、収益性、持続可能性をさらに向上させることができます。
これだけではありません。システムは分散型デジタル台帳技術、すなわちブロックチェーンの利用により、誰でも検証可能な不変の記録データを提供し、サプライチェーンのトレーサビリティ管理も実現します。これにより透明性とデータの完全性が確保されます。
ブロックチェーンの助けにより、システムは森林から製材所、最終製品に至るすべての段階でプロセスの監視を可能にします。
「この技術は権限なしで機能し、森林とその生産に起こるすべてのことを透明で安全、かつ変更不可能な記録として提供し、違法伐採を削減し、持続可能な慣行を保証します。」
– KTU情報学部（IF）の教授
インテリジェントマシン、デジタル調査ツール、RFID（無線周波数識別）などの技術を木材サプライチェーンに組み込むことで、データ提供により、管理判断が木材品質、森林の健康、その他の要因に与える影響をよりよく理解でき、効率と安全性がさらに向上します。研究者は、デジタル技術の活用により、協力と情報交換が強化され、コスト削減につながると指摘しています。
モデルは森林資源管理と大規模なモニタリングの向上に多くの利点を提供する有望さを持っていますが、実装には課題が伴います。森林管理におけるデジタル技術の普及が遅れる要因として、標準化の欠如、相互運用性の不足、初期投資の高さ、そして業界のイノベーションへの遅い姿勢が挙げられます。Maskeliūnas教授によれば：
「高価で複雑なソリューションを選ぶ方が良いと考えられがちですが、より小型で安価なセンサーはあまり注目されません。数百ユーロで済むソリューションが自らデータを収集・送信できることは喜ばしいことです。」
法的・ガバナンス上の障壁に加えて、データ漏洩の可能性に対するステークホルダーの躊躇が、デジタル技術利用における信頼とプライバシーへの懸念をさらに高めています。
ブロックチェーンなどの技術は複雑さももたらしますが、暗号資産の採用拡大とフィンテックの成功的な開発が障壁克服と利用促進に寄与しています。
しかし、デジタル技術は欧州の森林管理において重要性が増しており、持続可能な慣行の課題に取り組むために活用されています。
ドイツなどの国々では、これらのソリューションがすでに受け入れられ始めており、Forest 4.0モデルが世界標準となり、責任ある持続可能な森林管理を促進する可能性を示しています。
システムを効果的に実装するために、著者らは政府、商業部門、市民社会、学術機関との協働が課題克服に必要であると指摘しました。また、関係者の役割と義務を明確に定義することで、利益を最大化できるでしょう。
森林管理における革新的なデジタル技術の活用を「一生に一度の機会」と呼び、業界の透明性、効率性、持続可能性を向上させるため、科学者は政策立案者と実務者が協力し、「森林と社会の利益のためにこれらのイノベーションを活用すべきだ」と強調しました。
Forest 4.0について、Maskeliūnasは「森林における第4次産業革命であり、燃えにくく、動物が豊富に生息する緑豊かな森林を目指すもの」と呼びました。
森林保護に貢献する企業
それでは、森林保護に活用されているこれらの技術を開発・提供している企業をいくつか見てみましょう。
1. Trimble Inc.
このテクノロジー企業は、GPS、GIS、リモートセンシングツールなどの測位技術を専門としており、環境モニタリングや森林管理に利用されています。Trimbleの位置決め、モデリング、接続性、データ分析のコア技術は、生産性、品質、安全性、透明性、持続可能性の向上を実現します。
TRMB 価格チャート
時価総額178億2000万ドルのTRMB株は現在1株72.97ドルで取引されており、年初来で37.16％上昇しています。EPS（TTM）は5.99、P/E（TTM）は12.18です。2024年第3四半期の売上高は8億7580万ドルで、前年同期比で9％減少しましたが、年率換算の継続収益は21億9000万ドルで、前年同期比13％増加しました。
2. Palantir Technologies Inc.
Foundryなどのビッグデータ分析プラットフォームで知られるPalantirは、環境モニタリングや持続可能性プロジェクトのためにデータセットを統合します。また、宇宙船に展開できるEdge AIを提供し、対象や領域を検出し時間経過による変化を測定します。
PLTR 価格チャート
時価総額1527億4000万ドルのPLTR株は現在1株67.63ドルで取引され、年初来で290.68％上昇しています。EPS（TTM）は0.20、P/E（TTM）は339.30です。2024年第3四半期の売上高は7億2550万ドル、純利益は1億4350万ドルで、いずれも前年同四半期比でそれぞれ30％、101％増加しました。四半期の利益率は20％でした。
3. Honeywell International Inc.
Honeywellは自動化、エネルギー、持続可能なソリューションを構築し、IoT対応のセンサーとシステムは環境モニタリングと管理に活用できます。最近、Qualcomm (QCOM ) とのパートナーシップを拡大し、データ取得と分析の向上を実現しました。
HON 価格チャート
時価総額1514億6000万ドルのHON株は現在1株233.10ドルで取引され、年初来で11.07％上昇しています。EPS（TTM）は8.66、P/E（TTM）は26.90で、配当利回りは1.94％です。2024年第3四半期の売上高は97億ドルで、前年同期比6％増加しました。営業利益率は19.1％、セグメント利益率は23.6％でした。四半期末のフリーキャッシュフローは17億ドルです。この期間中、HoneywellはCAES Systemsを19億ドルで、Air ProductsのLNG事業を18億ドルで、2件の買収を実施しました。
結論
森林伐採は明らかに大きな問題であり、年々拡大し続けているため、消費者、企業、政府が協力して効果的な解決策を見つける緊急の必要性があります。
広範な森林再植林（伐採された地域に樹木被覆を回復させること）は、ギガトン規模の炭素除去を実現し、自然ベースの持続可能な開発目標を達成する最も実現可能な方法であることが判明していますが、規模で実施するにはコスト効果の高い手法が必要です。
AI、IoT、ビッグデータ、ブロックチェーンなどの先端技術は、正確なモニタリング、効率的な資源管理、森林管理の透明性向上の効果的な手段を提供しています。したがって、これらの技術を再植林と組み合わせて活用すれば、森林伐採と効果的に戦い、森林が単に保護されるだけでなく、繁栄する未来を創造できます。
