Управление лесами с помощью умных технологий
Вырубка лесов остаётся глобальной проблемой: за последние два десятилетия на первичные леса пришлось 16% общей потери лесного покрова из-за изменения климата и деятельности человека. Это угрожает природным ресурсам, биоразнообразию и качеству жизни людей.
Для защиты лесов литовские учёные совместно со шведскими коллегами разработали модель интеллектуальной обработки лесных данных Forest 4.0, которая интегрирует технологии блокчейна, Интернета вещей (IoT) и искусственного интеллекта (ИИ). Система позволяет в реальном времени отслеживать состояние лесов, вести учёт ресурсов и обеспечивать прозрачность управления.
«Представьте, что вы покупаете стол и точно знаете, из какого леса и дерева он сделан. Именно этого позволяет достичь предлагаемая модель управления лесными данными», — говорит профессор Каунасского технологического университета (КТУ) Рйтис Маскелюнас.
Над системой работали исследователи из КТУ, Университета Витаутаса Великого (Литва) и Университета Линнея (Швеция). Статья «Цифровая трансформация будущего лесного хозяйства: исследование ключевых концепций принципов Forest 4.0» опубликована в журнале Frontiers in Forests.
Умные датчики могут обнаружить болезни деревьев и незаконную вырубку
Система состоит из нескольких слоёв. Первый слой отвечает за сбор и управление данными с беспроводных сенсорных сетей, включающих различные IoT-устройства. Они измеряют, например, сокодвижение деревьев, температуру и влажность почвы. «Таким образом, никому не нужно вручную ходить в лес и снимать показания», — отмечает профессор КТУ.
Forest 4.0 использует IoT-решение с датчиками, похожими на скворечники, которые устанавливаются на деревьях. «Эти устройства отправляют данные в центральную систему, где они анализируются с помощью алгоритмов ИИ», — говорит профессор Центра систем реального времени КТУ Эгидиюс Казанавичюс, разработавший аппаратную часть.
Результаты анализа используются на уровне мониторинга и оценки для изучения здоровья леса, биоразнообразия, секвестрации углерода и экосистемных услуг. «Эта информация также важна для следующего этапа системы — управления лесом», — поясняет Маскелюнас.
На практике, собирая данные об условиях окружающей среды (температура, влажность, качество воздуха), IoT-система может оценивать здоровье леса, отслеживать риски пожаров, а также защищать от болезней, вредителей или незаконной деятельности.
По словам Маскелюнаса, умная система мониторинга — это не только датчики. Можно использовать и уже установленные в лесу камеры. «Анализируя изображения с камер и, например, побурение хвои, IoT может обнаружить воздействие насекомых на деревья, выявить болезнь по пятнам на листьях, а шифруя звуки — указать на незаконную вырубку».
Систему также можно адаптировать для прогнозирования изменений в лесных экосистемах и распространения инвазивных видов.
Цель — здоровый, пышный лес, полный животных
Forest 4.0 использует новые технологии для повышения эффективности, устойчивости и рентабельности лесного бизнеса, оптимизации использования ресурсов, сокращения отходов и облегчения принятия решений.
Кроме того, модель обеспечивает управление прослеживаемостью цепочек поставок, позволяя отслеживать процессы на всех этапах — от леса до лесопилки или даже готового деревянного изделия.
Основой этой функциональности является блокчейн — децентрализованная технология цифрового реестра, обеспечивающая прозрачность и целостность данных.
«Технология работает без единого управляющего органа и обеспечивает прозрачную, безопасную и неизменяемую запись всего, что происходит с лесом и его продукцией, сокращая незаконные вырубки и обеспечивая устойчивые практики», — добавляет профессор факультета информатики КТУ.
Несмотря на преимущества, исследователи сталкиваются с проблемами при внедрении Forest 4.0: высокие первоначальные инвестиции и инертный подход к инновациям. «Считается, что лучше выбирать дорогие и сложные решения, а более мелким и дешёвым датчикам уделяется меньше внимания. Нам следует радоваться, что решение стоимостью в несколько сотен евро способно самостоятельно собирать и отправлять данные», — говорит профессор Маскелюнас.
Использование децентрализованного блокчейна также требует высокого уровня доверия пользователей, однако успешное развитие финансовых технологий (Fintech) помогает преодолевать эти опасения.
В таких странах, как Германия, подобные решения уже получили большее признание. Это показывает, что Forest 4.0 имеет потенциал стать глобальным стандартом, а Литва может служить примером для других стран в продвижении ответственного и устойчивого управления лесами.
Говоря о самой концепции Forest 4.0, Маскелюнас отмечает, что умное управление лесами — это забота о будущем природы: «Это как четвёртая промышленная революция в лесном хозяйстве, цель которой — негорючий, пышный лес, полный животных».