Dvoje studenata pravi robota za pošumljavanje izgorelih šuma

Izvor: smithsonianmag.com

Marta Bernardino i Sebastijan Mendonsa osmislili su Trovador, četvoronožnog robota pokretanog veštačkom inteligencijom, koji može da sadi drveće na teško pristupačnim terenima oštećenim šumskim požarima.

Za devetnaestogodišnjake Martu Bernardino i Sebastijana Mendonsu, šuma je bila prisna, neukroćena pozadina njihovog detinjstva. “Bila je to živa igraonica u kojoj smo gradili svetove, utočište u kom se pojam važnosti osećao nagonski, a ne učio”, kaže dvojac u elektronskoj poruci. Kao deca koja su odrastala nadomak Lisabona, oboje su verovali da će šuma zauvek ostati stalna u njihovim životima.

Ali svake godine gledali su kako požari haraju šumama nedaleko od njihovih domova i za sobom ostavljaju sprljene sive obronke. U očajničkoj želji da ožive te šume, dvoje tadašnjih srednjoškolaca krenulo je da stvori Trovador, robota sposobnog da dopre do područja koja su ljudima nedostupna i da ih pošumi.

Stanje portugalskih šuma

Studija iz 2024. godine, čiji je autor Karlos K. Da Kamara, atmosferski naučnik sa Univerziteta u Lisabonu, pokazala je da je između 1980. i 2023. godine u šumskim požarima širom kopnenog dela Portugala izgorelo više od 1,2 miliona akra, što odgovara 54 odsto teritorije zemlje. Portugal je 2017. godine zabeležio gubitak šumskog pokrivača od 32.000 akra, pri čemu su požari činili 75 odsto tog uništenja, najviše u jednoj godini do sada. Uz to, Portugal je zemlja južne Evrope najviše pogođena šumskim požarima, sudeći po obimu izgorelih površina i naglom porastu požara poslednjih godina.

Na početku projekta, Bernardino i Mendonsa krenuli su da razumeju metode koje se danas koriste za pošumljavanje i razloge zbog kojih se šume tako sporo oporavljaju.

“Početna, pasivna nada da će se priroda sama izlečiti razbila se kada smo saznali da je zemljište previše oštećeno, a požari suviše česti da bi do oporavka došlo”, kažu Bernardino i Mendonsa. Iako su se volonteri i članovi zajednice trudili da obnove izgorele šume, bilo je fizički nemoguće dopreti do najugroženijih delova, koji su se upravo nalazili na strmim, opasnim padinama.

“Prelomni trenutak nastupio je”, kaže dvojac, “kada je vođa jednog projekta izgovorio surovu istinu, da je sam teren neprijatelj, zbog čega je ručno sađenje opasan, a često i neizvodljiv posao.”

Nastavljaju, “Nadahnuće više nije bilo osećanje gubitka, već trezveno prepoznavanje manjkavog sistema. Videli smo da postojeća rešenja, od volonterskog sađenja do rasipanja semena iz dronova, ne uspevaju da odgovore na razmere i složenost problema.”

Preko 60 odsto šuma u Portugalu leži na strmom, neravnom terenu, gde je sađenje nebezbedno, a radne snage malo, objašnjavaju pronalazači. Traktori ne mogu da savladaju padine, a uz to sabijaju zemljište. Korišćenje teških vozila pri pošumljavanju može poremetiti dotok kiseonika i vode do biljaka i zemljišnih mikroorganizama. Takvi poremećaji mogu naneti znatnu štetu zemljišnim sistemima, koja u pojedinim slučajevima traje dugo, pa i nepovratno, i narušava produktivnost šume i celokupno funkcionisanje ekosistema.

Vazdušno sejanje pomoću dronova jedna je od održivih alternativa koja se danas ozbiljno razmatra za pošumljavanje. Ta tehnika, međutim, ima svoje izazove. Iako je uspešna u preciznom prepoznavanju pogodnih lokacija za pošumljavanje, metod obično koristi hiljade semenki po akru, najmanje 4.000, za sejanje po celoj površini, što ga čini manje isplativim. “Dronovi, iako prilagodljivi, raspu seme sa malom preciznošću i time troše jedan od najređih prirodnih resursa”, dodaju Bernardino i Mendonsa. Jedan pilot projekat usmeren na određene vrste četinara pokazao je da stopa preživljavanja semena bačenog iz dronova iznosi između 0 i 20 odsto.

“Od početka dvehiljaditih Portugal je izgubio više od polovine svog šumskog pokrivača, što je izazvalo eroziju, gubitak vode i urušavanje biodiverziteta”, objašnjava dvojac. “Ova kriza najteže pogađa ruralne zajednice, mesta poput Fundaa i Alenteža, gde šume daju hranu, vodu, prihod i kulturni identitet. Kako nestaju ekosistemi, tako nestaju i izvori prihoda.”

Brzi gubitak šumskog pokrivača nije ograničen samo na Portugal, već se proteže širom sveta. Najnoviji podaci laboratorije Global Land Analysis and Discovery Univerziteta Merilend, objavljeni u pregledu Global Forest Review Svetskog instituta za resurse, pokazali su da je 2024. godine u tropima izgubljeno nezapamćenih 16,6 miliona akra primarne prašume. Istraživači te laboratorije procenjuju da su tropske primarne šume prošle godine nestajale ubrzanim tempom od 18 fudbalskih terena u minutu. Taj gubitak, uglavnom izazvan velikim šumskim požarima, gotovo je dvostruko veći nego 2023. godine.

“Sam problem postao je naš nacrt”, pričaju pronalazači, “pa smo se posvetili stvaranju rešenja koje obuhvata sva ograničenja, strm teren, visoku stopu preživljavanja i samostalnost.”

Osmišljavanje rešenja

Bernardino i Mendonsa krenuli su 2023. godine da naprave Trovador, robota koji može da hoda po neravnim padinama i sadi drveće. Njihov prvi prototip od 15 evra, sklopljen od recikliranih delova, sadio je 28 odsto brže od ljudi, uz stopu preživljavanja od 90 odsto. Sadnice su uz to napredovale bez ikakve nege nakon sađenja. Njih dvoje trenutno rade na poboljšanju efikasnosti robota i nadaju se da će sadašnji prototip moći da izdrži duže radne cikluse na strmijim terenima.

“Pravimo robote za sve terene koji na leđima nose mlado drveće i samostalno ga sade po teškom zemljištu”, kažu Bernardino i Mendonsa.

Pronalazači nisu očekivali talas interesovanja koji je usledio nakon prvog prototipa. Kao vrhunski finalisti izazova Slingshot koji National Geographic organizuje 2024. godine, osvojili su grant od 10.000 dolara, a njihov pronalazak predstavljen je u tom časopisu kao jedno od najperspektivnijih klimatskih rešenja koja predvode mladi. “Na tehnološkoj strani, primetio nas je i svet robotike, pa smo postali najmlađi dobitnici najvišeg evropskog priznanja za robotiku u službi održivosti”, kažu.

Četvoronožni robot može da se penje uz padine do 45 stepeni, uz istovremeno prepoznavanje i zaobilaženje stena koje mu se nađu na putu. Trovador je opremljen i da nosi i sadi do 200 sadnica na sat. Za razliku od traktora, jedva ostavlja trag na tlu zahvaljujući laganom kretanju, čime čuva prostor za vazduh i vodu u zemljištu. Dubinska kamera na njemu mapira prepreke i omogućava mu da u realnom vremenu blago prilagodi putanju. Koristi i veštačku inteligenciju i senzore za analizu pH vrednosti i vlažnosti zemljišta, nakon čega Trovador prati niz od tri koraka, kopanje, postavljanje i nabijanje, kako bi posadio ukorenjene sadnice umesto semena. “Taj niz je proveren i postiže do 85 do 90 odsto preživljavanja u terenskim ispitivanjima i u literaturi”, kaže dvojac.

Zahvaljujući ugrađenim senzorima, Trovador šalje podatke u realnom vremenu u oblak, poput GPS koordinata svake biljke, vlažnosti zemljišta i stanja baterije, što timu omogućava da robota nadgleda na daljinu.