Um búfalo selvagem pode pesar até 1.200 kg e ter 1 metro e 88 centímetros na altura do ombro. Eles são animais enormes e imprevisíveis – e embora Crocodile Dundee tenha conseguido encará-los em um filme, na vida real eles são muito mais perigosos para as pessoas e para o meio ambiente.
Introduzido por agricultores pioneiros no extremo norte da Austrália por volta de 1800, os búfalos enlouqueceram em meados do século 1900 quando os assentamentos foram abandonados e os estoques ficaram sem supervisão.
Hoje, os animais selvagens – tanto búfalos quanto gado – são uma grande ameaça à ecologia e economia do norte da Austrália. Milhões de dólares são investidos em programas de manejo de animais selvagens – mas uma nova abordagem, que reúne conhecimento indígena, tecnologia espacial e inteligência artificial, está sendo investigada com o objetivo de criar o maior sistema de manejo remoto de rebanho do mundo.
A Microsoft tem trabalhado com a CSIRO nesta iniciativa inovadora, desenvolvendo algoritmos de IA e pipelines de aprendizado de máquina que atuarão como a base digital para o programa. O objetivo é criar novas oportunidades econômicas, ambientais e culturais, bem como criar ‘melhores práticas’ comprovadas para o manejo de grandes rebanhos usando IA e tecnologia espacial.
O programa de gerenciamento SmartHerd é uma iniciativa de quatro anos e que já investiu US$ 2,9 milhões de dólares, liderada pela agência científica nacional da Austrália, CSIRO. O SmartHerd acompanhará mais de 1.000 vacas e búfalos selvagens rastreados eletronicamente, usando tags de rastreamento via satélite GPS.
No projeto denominado SpaceCows, os animais serão rastreados em uma área combinada de mais de 22.000 quilômetros quadrados, abrangendo a bacia hidrográfica do pântano Arafura em Arnhem Land no Território do Norte, e Upper Normanby e Archer River na Península de Cape York em Queensland.
Em vez de usar a tecnologia sem fio convencional, que não se adapta à topografia natural e ao ambiente hostil no extremo norte da Austrália, os dados das tags serão coletados usando uma rede de 25 nanossatélites de IoT da Kinéis a 650 km de altitude e o Microsoft Azure.
A inteligência artificial interpretará os dados e fornecerá previsões aos guardas-florestais indígenas usando os painéis do Power BI. Isso permitirá que os guardas tomem ações direcionadas para controlar os animais selvagens, a fim de proteger o meio ambiente e locais culturais importantes. Esta abordagem também cria oportunidades econômicas, permitindo a colheita e comercialização ética destes animais.
O projeto SpaceCows é uma parceria entre a CSIRO, Microsoft, Aliança de Gestão do Mar e Terras Indígenas da Austrália do Norte (NAILSMA), a empresa de satélites IoT Kinéis, Universidade James Cook, Mimal Land Management Aboriginal Corporation, Aak Puul Ngangtam, Normanby Land Management e Charles Darwin University. Trata-se de uma extensão da parceria Healthy Country AI com a CSIRO, que já ajudou a proteger gansos-pega no Parque Nacional de Kakadu e tartarugas ameaçadas de extinção em Cape York.
Abordagem ética
O projeto é apoiado pela iniciativa Smart Farming Partnership, por meio de financiamento do National Landcare Program do governo australiano, e se concentra na criação de um roteiro para ajudar a administração de rebanhos selvagens em terras indígenas. Além de apoiar a capacidade local na reunião e manejo ético de gado e búfalos, o programa desenvolverá um treinamento educacional, expandindo as habilidades digitais e as oportunidades de emprego no país para os indígenas.
Dr. Andrew Hoskins, cientista pesquisador da CSIRO afirma: “A chave para fazer isso de forma eficiente e econômica é usar uma tecnologia de rádio baseada em satélites. Com nossos parceiros, estamos construindo tags (marcadores físicos) vinculadas a satélites, que enviam a localização, atividade, temperatura, umidade e alguns outros dados e, em seguida, retransmitem essas informações por meio do sistema IoT dos satélites Kinéis”.
O sucesso da iniciativa SpaceCows está ligado às ferramentas de apoio à decisão que serão projetadas para reunir eficientemente essas informações e levar em consideração os fatores ambientais, culturais e econômicos.
Hoskins diz que isso exigirá a interpretação de uma série de fontes de dados ambientais e de monitoramento remoto, a fim de compreender totalmente como os rebanhos se movem na área demarcada.
Armada com essa visão, a CSIRO deseja desenvolver uma espécie de ferramenta integrada que permita às pessoas propor diferentes cenários de gerenciamento e ter uma ideia do custo e do retorno de cada um desses cenários. É um empreendimento gigantesco com enorme promessa de longo prazo, e as primeiras fases do trabalho estão bem avançadas.
Fundações digitais
A CSIRO e a Microsoft têm trabalhado nos algoritmos de IA e criando pipelines de aprendizado de máquina, bem como lançando os primeiros passos da plataforma digital que será a base do SpaceCows.
Para treinar o sistema, a Microsoft e a CSIRO têm usado dados de um projeto anterior que, por mais de 18 meses, rastreou o movimento de 22 búfalos selvagens em Arnhem Land.
Usar os dados de movimento dos animais para criar distribuições observadas e, em seguida, cruzar isso com dados ambientais, incluindo clima, permitiu o desenvolvimento de uma série de modelos de cenário que refletem hipóteses reais.
A CSIRO está confiante de que o trabalho realizado com os dados de teste poderá ser escalonado, assim que os 1.000 bovinos forem marcados com as tags no projeto SpaceCows.
Erin Graham, pesquisadora da CSIRO, acrescenta que o alcance geográfico do Azure é importante para apoiar os cientistas envolvidos no programa, pois estão baseados em toda a Austrália. O Azure também oferece suporte aos engenheiros espaciais da Microsoft baseados em Canberra e Adelaide, que têm trabalhado para encontrar uma maneira de remover nuvens de imagens de satélite que poderiam obscurecer os detalhes terrestres necessários para o projeto.
De acordo com Lynn McDonald, líder do Azure Space da Microsoft Austrália: “Este é um exemplo importante de como o maior acesso a tecnologias espaciais podem ter um efeito positivo nos desafios ambientais críticos da Austrália. O Azure Space está focado em tornar a conectividade e os dados de satélites cada vez mais acessíveis para nossos clientes em todos os setores, incluindo agricultura, energia, telecomunicações e governo. Ele inclui uma variedade de tecnologias, serviços e novidades do Azure adaptados às necessidades da comunidade espacial e de seus clientes”.
Steve van Bodegraven, executivo de IA para Inteligência Ambiental e Monitoramento da Microsoft Austrália, explica que o Azure Machine Learning, o Azure Synapse Analytics e o Azure Blob Storage se combinam para criar as bases digitais do programa SpaceCows, enquanto o projeto também aproveita os aprendizados do programa Healthy Country AI.
“É um programa pioneiro que mistura IA ética, ciência e conhecimento indígena e resolve problemas complexos de gestão ambiental em locais no norte da Austrália”, diz ele.
No futuro, os aprendizados com este programa de trabalho podem contribuir para outras iniciativas destinadas a enfrentar outros desafios dos animais selvagens como burros, cabras e porcos.
Os pesquisadores também estão explorando como o recurso do computador planetário da Microsoft, que combina dados ambientais globais com APIs intuitivas, pode ajudar a acelerar o desenvolvimento de soluções locais.
Graham explica como isso se aplica neste caso: “Queremos ser capazes de implantar guardas-florestais no solo para que eles possam tomar decisões quase em tempo real. Ter tudo no Azure, definitivamente, ajuda nisso. Além disso, o projeto é muito robusto em termos de integração. Então, ele fala com as ferramentas que já estamos usando, repositórios Git e nosso pacote estatístico Universe, então isso torna as coisas muito mais rápidas de desenvolver e mais flexíveis para nós”, afirma.
O Azure também não tem nenhum problema com a dimensão computacional do projeto – por exemplo, é capaz de desenvolver índices precisos de vegetação que espelhem fielmente quão densa ou esparsa é uma área – insights importantes para prever o movimento do gado e planejar ações dos guardas-florestais. Os índices são calculados usando um enorme banco de dados de quase 200 gigabytes de dados brutos que foram imputados com êxito no Azure.
Esse tipo de análise profunda é fundamental para a criação de uma simulação fiel da paisagem que o CSIRO aproveitará para ajudar os guardas-florestais a controlar vacas selvagens e búfalos no Top End.
Agência indígena
Graham diz que os modelos já foram desenvolvidos usando os dados de amostra que representam como os búfalos se movem – normalmente cinco km por dia, embora apenas um km em linha reta. “Eventualmente, gostaríamos de começar a usar os dados para prever as movimentações de todo o rebanho e projetar numa linha do tempo onde eles estarão em diferentes épocas do ano”, acrescenta ela.
Hoskins diz que o próximo foco será a experiência do usuário, analisando como as pessoas interagem com os dados e modelos para que o sistema forneça informações úteis.
De acordo com Graham: “Podemos sobrepor nossas informações com outros conjuntos de dados. Então, hipoteticamente, quando os guardas estão procurando se reunir, eles não só querem saber onde estão os rebanhos, mas eles também querem saber: podemos chegar lá? Existe uma área plana próxima onde podemos colocar cercas para reunirmos os animais? Os caminhões podem chegar lá para retirá-los? Os guardas terão fácil acesso à região para agrupá-los e capturá-los? Há animais suficientes na área para fazer com que o custo benefício seja positivo para nos deslocarmos até lá?”
Uma vez que esse nível de detalhe possa estar disponível aos guardas-florestais por meio de um painel do Power BI simples de usar, será possível agendar expedições de captura ética e econômica que reduzem o custo ambiental e o dano cultural de gados e búfalos selvagens, e também criam oportunidades para as comunidades locais venderem os animais agrupados.
As comunidades locais também seriam capazes de priorizar a atividade dos guardas-florestais por meio de sua compreensão da ameaça que os animais selvagens representam para o meio ambiente e áreas culturais importantes.
Hoskins acrescenta: “A meta é ter ferramentas de suporte à decisão configuradas para que a execução e o processamento analítico ocorram rápido o suficiente para que o usuário que está visualizando o painel de sua propriedade em tempo real possa avaliar: ‘Bem, o que acontece se tentarmos um agrupamento aqui? O que acontecerá se eu fizer isso aqui ou mover as coisas dessa maneira? Quais são os resultados prováveis?”
“É aí que está o valor das ferramentas de cenário, porque a única coisa que não queremos é que esse projeto seja algo que apenas diga às pessoas onde devem ir e o que devem fazer. Porque isso não funciona no terreno, não permite que você traga as experiências empíricas que os povos locais administradores de terras têm de suas propriedades e como as coisas podem funcionar”.
Garantir que a agência dos guardas-florestais e das comunidades locais seja respeitada e preservada é fundamental para o sucesso do programa. Os painéis do Power BI fornecerão a eles percepções sem precedentes sobre o movimento de animais selvagens e as melhores oportunidades para gerenciá-los – mas a tomada de decisão final será deixada para as pessoas.
A população também será incentivada a adicionar dados locais extras e percepções ao projeto, que garantirão que o modelo digital seja totalmente otimizado e entregue ao seu potencial máximo.
