WildDrone, droni autonomi e intelligenza artificiale per monitorare la fauna selvatica
Droni autonomi, intelligenza artificiale e ricostruzioni tridimensionali stanno aprendo una nuova strada nel monitoraggio della fauna selvatica. A Trento si è conclusa una settimana di incontri dedicata a WildDrone, progetto europeo che ha riunito ricercatori e ricercatrici impegnati nello sviluppo di tecnologie destinate alla conservazione della biodiversità.
L’iniziativa, alla quale ha partecipato anche la Fondazione Bruno Kessler di Trento, rappresenta uno dei punti di arrivo di un percorso avviato nel 2023 e destinato a concludersi alla fine del 2026. WildDrone è nato con un obiettivo ambizioso: rendere i droni strumenti sempre più autonomi e intelligenti per osservare gli animali nel loro ambiente naturale, raccogliendo informazioni utili senza dover ricorrere a campagne di monitoraggio particolarmente invasive.
Il progetto mette insieme competenze provenienti da ecologia, robotica aerea, computer vision, intelligenza artificiale e analisi tridimensionale. Un approccio multidisciplinare che punta a trasformare le immagini raccolte dall’alto in dati scientifici utilizzabili per studiare popolazioni, comportamenti, spostamenti e caratteristiche dei singoli animali.
Perché i droni possono cambiare il monitoraggio della fauna
Studiare gli animali selvatici significa spesso lavorare in ambienti difficili da raggiungere e su aree molto estese. Per questo, nel corso degli anni, ricercatori e operatori della conservazione hanno utilizzato strumenti diversi: osservazioni sul campo, ricognizioni aeree, fotografie, video e fototrappole.
Queste tecniche continuano ad avere un ruolo importante, ma presentano alcune difficoltà. Le fototrappole, per esempio, possono fornire informazioni dettagliate sugli animali che attraversano una determinata area, ma osservano soltanto porzioni limitate dell’habitat. Le ricognizioni effettuate direttamente sul terreno, invece, richiedono personale, tempo e spostamenti all’interno di ambienti nei quali la presenza umana può rappresentare un elemento di disturbo.
Il drone offre una prospettiva differente. Può sorvolare un territorio, raccogliere immagini ad alta risoluzione e raggiungere zone difficilmente accessibili. Il vero salto tecnologico, però, arriva quando il velivolo non si limita più a seguire una rotta programmata, ma può interpretare ciò che vede e modificare la propria missione.
È proprio questa una delle direzioni investigate da WildDrone: sviluppare sistemi capaci di utilizzare le informazioni raccolte dai sensori per adattare il volo alle condizioni dell’ambiente e alla presenza degli animali.
Intelligenza artificiale e ricostruzione 3D degli animali
Uno degli aspetti più interessanti della ricerca riguarda l’elaborazione delle immagini. Un drone può produrre una quantità enorme di fotografie e filmati, ma trasformare automaticamente questo materiale in informazioni scientifiche richiede algoritmi avanzati.
Il progetto WildDrone ha studiato sistemi di computer vision e machine learning capaci di individuare gli animali nelle immagini, seguirne i movimenti e analizzarne le caratteristiche. L’obiettivo non è soltanto stabilire quanti esemplari siano presenti in una determinata area, ma ottenere informazioni molto più dettagliate.
Attraverso la fotogrammetria e la ricostruzione 3D, le immagini raccolte da differenti punti di vista possono essere utilizzate per ricostruire digitalmente la scena. In questo modo diventa possibile stimare la posizione dell’animale nello spazio, analizzarne l’orientamento e ricavare misure corporee.
La combinazione tra immagini, algoritmi di visione artificiale e dati tridimensionali può inoltre aiutare a distinguere i singoli individui all’interno di un gruppo. Questo rappresenta un passaggio importante per la ricerca ecologica, perché permette di passare dal semplice conteggio degli animali alla costruzione di informazioni più precise sulle singole popolazioni.
La ricerca condotta presso la Fondazione Bruno Kessler comprende proprio tecniche basate su SLAM, segmentazione degli individui, ricostruzione 3D e analisi delle caratteristiche degli animali. Alcuni sistemi sono progettati per elaborare i dati direttamente a bordo del drone, riducendo la necessità di trasferire immediatamente tutto il materiale a una stazione a terra.
Dal semplice conteggio al riconoscimento dei singoli animali
Una delle sfide più interessanti per la conservazione della fauna consiste nel capire non soltanto quanti animali vivono in un territorio, ma anche come si muovono, come cambiano nel tempo e quali caratteristiche presentano.
Un sistema automatizzato potrebbe, per esempio, riconoscere un animale già osservato in precedenza e collegare le nuove immagini alle informazioni raccolte durante missioni precedenti. In questo modo sarebbe possibile costruire serie temporali più dettagliate e studiare l’evoluzione di una popolazione.
La tecnologia può essere utile anche per ricavare informazioni sulla postura e sulle dimensioni corporee. Questi parametri possono contribuire allo studio delle condizioni fisiche degli animali e, in determinate specie, fornire indicazioni legate alla crescita, alla riproduzione o allo stato di salute.
WildDrone ha affrontato anche il problema del tracking in tempo reale. I droni possono essere guidati dai sistemi di visione artificiale per seguire un determinato soggetto e modificare la propria traiettoria quando necessario. Questo supera il limite delle missioni tradizionali basate esclusivamente su percorsi prestabiliti.
Droni autonomi per missioni più sicure e meno invasive
L’autonomia rappresenta un altro elemento fondamentale del progetto. Per osservare la fauna in aree remote, un drone dovrebbe poter svolgere una parte significativa della missione senza richiedere un controllo manuale continuo.
WildDrone ha quindi studiato sistemi per la pianificazione automatica delle missioni, anche con più droni contemporaneamente. Gli algoritmi devono tenere conto di diversi fattori: autonomia delle batterie, area da coprire, posizione degli animali, ostacoli, sicurezza del volo e condizioni operative.
Un ulteriore obiettivo è rendere le operazioni BVLOS, cioè oltre la linea visiva del pilota, compatibili con le esigenze della conservazione e con i sistemi di gestione dello spazio aereo. Per missioni in territori vasti e scarsamente accessibili, questa capacità potrebbe aumentare notevolmente l’area controllabile con una singola operazione.
Allo stesso tempo, la tecnologia deve essere progettata per ridurre il disturbo arrecato agli animali. Rumore, distanza di sorvolo, traiettoria e durata dell’osservazione sono tutti elementi che possono influenzare il comportamento della fauna. Per questo WildDrone ha incluso tra i propri obiettivi anche lo sviluppo di modalità di volo più discrete e rispettose dell’ambiente.
Una tecnologia pensata per la conservazione della biodiversità
Le possibili applicazioni sono numerose. I droni autonomi possono essere utilizzati per effettuare censimenti, controllare aree protette, studiare gli spostamenti degli animali e raccogliere informazioni sugli habitat.
In alcuni contesti, strumenti di questo tipo potrebbero contribuire anche alla prevenzione dei conflitti tra fauna selvatica e attività umane. Un monitoraggio più rapido delle popolazioni e dei loro movimenti può infatti fornire informazioni utili agli enti che gestiscono parchi e aree naturali.
La ricerca non riguarda soltanto l’Europa. Il network WildDrone coinvolge infatti partner e attività di ricerca anche in Africa, dove il monitoraggio di grandi mammiferi può richiedere la copertura di territori molto estesi. In questi scenari, l’utilizzo di sistemi autonomi può offrire nuove possibilità per affiancare o integrare le tecniche tradizionali di censimento.
Trento al centro della ricerca sui droni per la fauna
La conclusione del percorso WildDrone rappresenta quindi un momento importante per la ricerca sviluppata a Trento. La Fondazione Bruno Kessler ha avuto un ruolo diretto nello sviluppo delle tecnologie di visione artificiale e ricostruzione tridimensionale applicate al monitoraggio degli animali.
Il valore del progetto non risiede soltanto nella realizzazione di un nuovo drone, ma soprattutto nell’integrazione tra hardware, software e conoscenze biologiche. Il velivolo diventa infatti una piattaforma capace di raccogliere dati, interpretarli e, in prospettiva, adattare il proprio comportamento sulla base di ciò che sta osservando.
È una trasformazione che potrebbe rendere il monitoraggio della fauna più rapido, ripetibile e preciso. Ma sarà altrettanto importante verificare sul campo l’affidabilità dei sistemi e garantire che l’utilizzo dei droni avvenga nel pieno rispetto degli animali e degli ecosistemi.
Il futuro del monitoraggio della fauna passa dall’intelligenza artificiale?
WildDrone mostra come intelligenza artificiale, droni autonomi e tecnologia 3D possano convergere per affrontare una delle esigenze più importanti della ricerca ambientale: conoscere meglio la biodiversità senza alterare eccessivamente gli habitat studiati.
Il risultato più significativo non è quindi soltanto la capacità di far volare un drone senza controllo costante, ma la possibilità di trasformare automaticamente le immagini raccolte in informazioni utilizzabili da ecologi e ricercatori. Dalla posizione di un animale alla sua traiettoria, dalle dimensioni alla possibile identificazione individuale, la quantità di dati ottenibili può crescere sensibilmente.
La conclusione di WildDrone apre così una nuova fase nella ricerca sui droni per il monitoraggio della fauna selvatica. Le tecnologie sviluppate durante il progetto dovranno ora dimostrare la loro efficacia in scenari reali e contribuire alla costruzione di strumenti sempre più autonomi, precisi e poco invasivi. Per chi si occupa di biodiversità, il drone potrebbe diventare non soltanto una telecamera volante, ma un vero e proprio osservatore intelligente dell’ambiente naturale.
