Ascoltare il respiro del Mediterraneo: in Sicilia l’IA all’opera per salvare gli ecosistemi marini

Si chiama Progetto VONGOLA l’innovativo laboratorio d’analisi portato avanti dal Centro Siciliano di Fisica Nucleare e di Struttura della Materia – con la collaborazione delle università di Catania e di Reggio Calabria – che utilizza algoritmi e reti acustiche per monitorare in tempo reale la salute del Mare Nostrum. Tre i siti che compongono la prima installazione di questo genere nel panorama europeo: porto di Catania, Stretto di Messina e Area Marina Protetta del Plemmirio

Il Mar Mediterraneo come un grande laboratorio sottomarino, da scoprire e tutelare attraverso strumenti innovativi guidati dall’intelligenza artificiale. È questa l’idea alla base di Vongola – Visual and nOise-eNhanced AI Analysis for Marine Biodiversity MonitorinG, Observation and LeArning – progetto PNRR nell’ambito del Centro Nazionale per la Biodiversità (NBFC – NextGenerationEU) realizzato dal Centro Siciliano di Fisica Nucleare e di Struttura della Materia (CSFNSM) e dall’Università di Catania, Università Mediterranea di Reggio Calabria e l’azienda Nadir Byte.

Basato su una complessa infrastruttura che corre per circa 40 chilometri di cavi fino a 2.100 metri di profondità, conta tre siti pilota – porto di Catania, Stretto di Messina e Area Marina Protetta del Plemmirio – e vanta due importanti primati: quello di essere la prima installazione di questo tipo in Europa nel Mediterraneo e il primo idrofono cablato nello Stretto di Messina.

Il progetto ha attivato una collaborazione multidisciplinare tra fisici, ingegneri e biologi marini, coinvolgendo oltre trenta personalità tra ricercatori, ricercatrici e tecnici, impegnati nel monitoraggio e nella tutela degli ecosistemi del Mare Nostrum.

Giovedì 23 ottobre, la Città della Scienza ha ospitato un evento rivolto a partner, comunità accademica e stakeholder, articolato attraverso un ricco programma pensato per illustrare i punti focali del progetto ma anche per sensibilizzare su tematiche importanti – come le invasioni biologiche di specie aliene.

MONITORARE LA BIODIVERSITÀ MARINA PER PROTEGGERLA. La missione è «portare la ricerca nell’ambito della conservazione del mare» spiega la Prof.ssa Alessia Tricomi, direttore del CSFNSM e coordinatrice del progetto VONGOLA. «In particolare, Progetto VONGOLA si basa su due pilastri: da un lato l’applicazione dell’intelligenza artificiale per l’identificazione delle specie ittiche e della biomassa e dall’altro un aspetto completamente innovativo in cui siamo leader a Catania e in Sicilia – anche tramite collaborazioni con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare dell’acustica sottomarina – e cioè il monitoraggio dell’impatto antropico e del rumore che provoca». Tutto questo è possibile grazie a una particolare combinazione di reti sensoriali acustiche e sistemi video con algoritmi di intelligenza artificiale e computer vision che, attraverso una metodologia non invasiva, invia flussi in tempo reale distinguendo i segnali antropici da quelli biologici e trasformando questi dati in indicatori utili per gestire e tutelare le aree marine protette.

«Una quantità di dati enorme, che senza un adeguato sistema di analisi risulterebbe estremamente complessa da gestire» sottolinea la Prof.ssa Tricomi, evidenziando come il sistema di Intelligenza Artificiale messo a punto dall’Università di Catania sia indispensabile per ottimizzare i tempi di lavoro e consentire di ricostruire sia le immagini per l’identificazione delle specie ittiche della biomassa che l’analisi degli spettri di origine acustica. Questi ultimi vengono ottenuti a partire da sensori estremamente sensibili, in grado di cogliere sia il crepitio dei gamberetti che il passaggio di grandi navi a chilometri di distanza, per poi aprire una finestra anche su fenomeni di natura geofisica, come i terremoti. Un vantaggio per gli esperti del settore, ma non solo: «L’intelligenza artificiale aiuta a sviluppare anche degli strumenti user friendly, che potranno, un giorno, essere fruibili per l’utente finale attraverso semplici applicazioni da utilizzare, per esempio, per la sicurezza dei porti» conclude la coordinatrice del progetto.

«UN PICCOLO PROGETTO, UN GRANDE MIRACOLO». Così ama definire VONGOLA il Dott. Giorgio Riccobene, Ricercatore dell’INFN-LNS e associato al CSFNSM. «Abbiamo agito su tre direttive di ricerca. La prima è l’installazione di un DAS (Distributed Acoustic Sensor) sul cavo elettro‑ottico dell’INFN al porto di Catania, che consente il monitoraggio in tempo reale e in continuo dei rumori del Mar Mediterraneo, permettendo un’analisi con precisione e caratterizzazione temporale di altissima qualità. Questo significa poter dare sia uno strumento di monitoraggio agli esperti ecologi e biologi, ma anche creare un dataset per poter fare un training agli algoritmi. Quindi permetterà a brevissimo di poter migliorare le tecniche di intelligenza artificiale e arrivare a risultati di riconoscimento del segnale».

Vantaggio a cui si accosta la «definizione di uno standard, ci piace definirlo così, per la realizzazione di stazioni multidisciplinari a bassa profondità. Abbiamo installato presso l’Osservatorio NOEL di Reggio Calabria una piccola stazione equipaggiata con una sonda multiparametrica, una telecamera e un idrofono». La prima di questo genere nello Stretto di Messina, in grado di fornire dati affidabili in tempo reale, a costi ridotti. «La terza tipologia è quella presente nell’Area Marina del Plemmirio, a Siracusa». Una stazione autonoma, rimovibile, collocata a bassa profondità e dotata di telecamera e sensore acustico – che funge da sito pilota per future installazioni in aree marine protette. Tre siti, una struttura coerente che integra dati eterogenei in un’unica piattaforma di conoscenza, senza impattare in maniera negativa sull’habitat ma trasformando la sorveglianza ecologica in uno strumento per proteggere e preservare la vita sotto la superficie del mare.

(Foto in copertina di BLUM COMUNICAZIONE)

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