Ai droni e al supercomputer CRESCO si aggiunge l’intelligenza artificiale: ecco quali sono i vantaggi.
Una combinazione di diversi strumenti tecnologici per censire le popolazioni di pinguini di Adelia che vivono in Antartide, nei pressi della stazione italiana Mario Zucchelli. È quanto messo in campo da ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile) che per la prima volta, oltre ai droni e al supercomputer CRESCO, si è affidata all’intelligenza artificiale.
A spiegare la metodologia e i risultati del progetto è Riccardo Scipinotti, ricercatore ENEA e capo spedizione presso la base italo-francese di Concordia, sul plateau antartico, a oltre 3.000 metri di quota e a 1.200 km dalla costa: “La precisione della conta è risultata pari al 97% per i pinguini adulti e all’89% per i pulcini, sono valori ottimali in quanto molto attendibili“. I ricercatori hanno analizzato le ortofoto acquisite nelle due pingunaie più vicine alla base Mario Zucchelli, quelle di Edmonson Point e di Adelie Cove, che contano rispettivamente circa 4.000 e 10.000 esemplari. Il conteggio è stato ripetuto in due periodi precisi dell’estate australe: il periodo di cova a metà novembre e il periodo in cui i pulcini possono muoversi liberamente nella pinguinaia, a metà gennaio.
Questo perché i conteggi effettuati in periodi diversi consentono ai ricercatori di effettuare stime attendibili sull’efficacia riproduttiva delle colonie dei pinguini, che la scienza considera tra gli indicatori non solo della salute degli animali, ma anche dei cambiamenti climatici. “Per il conteggio abbiamo utilizzato droni speciali, con caratteristiche tecniche che li rendono adatti a volare a basse temperature come quelle antartiche e a sorvolare anche aree vaste e remote” – ha spiegato Riccardo Scipinotti – “Per riprendere alcune colonie è stato necessario superare i 50 metri di quota, altrimenti avremmo disturbato gli animali“.
Quello che accade poi è un esempio di una metodologia vasta e complessa, ma efficace: le immagini scattate dai droni vengono elaborate in primis dal supercomputer CRESCO (attivo dal 2017 nella stazione Zucchelli), che restituisce ortofoto georeferenziate ad alta risoluzione (circa 1 cm/px) delle varie pinguinaie. Queste immagini consentono di identificare sia i pinguini adulti (alti circa 60 centimetri) che i pulcini (che a circa due mesi di vita non superano un’altezza di 30 cm). Le ortofoto, una volta eleborate, vengono processate da una rete neurale programmata per riconoscere i pinguini presenti, distinguendoli tra adulti e pulcini. “Per addestrare la rete neurale abbiamo usato il supercalcolatore CRESCO installato presso il centro ENEA di Portici. Al supercomputer sono state fornito circa 400 immagini con oltre 3.000 pinguini, ripresi sempre tramite drone in diverse condizioni di esposizione e posizione nel corso delle ultime otto spedizioni di ricerca” – spiega Samuele Pierattini, della Divisione ENEA per lo Sviluppo di Sistemi per l’informatica e l’ICT – “Rispetto al conteggio effettuato manualmente a campione da personale in campo, questa metodologia risulta ovviamente più veloce e permette di monitorare aree remote difficilmente accessibili all’uomo. In questo modo si facilita il lavoro dei ricercatori e si riduce anche il disturbo per le specie animali“.
Le premesse di questa metodologia sono così positive da aver indotto i ricercatori ad intraprendere, nel prossimo futuro, un nuovo progetto: quello di addestrare la rete con i dati acquisiti nel corso delle spedizioni, aumentandone l’affidabilità e rendendola in grado di rilevare e distinguere anche un’altra specie presente nei dintorni della stazione Mario Zucchelli, i pinguini Imperatore. Grazie alle nuove tecnologie in ambito AI, invece, si punta a realizzare una rete neurale ‘leggera’ dal punto di vista computazionale, che possa essere installata all’interno della componente elettronica del drone in modo da poter fornire il conteggio dei pinguini rilevati in tempo reale.
“Se riusciremo a dotare i droni di questa tecnologia così innovativa e preziosa, non sarà più necessario esportare dall’Antartide i dati grezzi per poi elaborarli nei laboratori, ma arriverebbe un’informazione già completa per effettuare valutazioni oggettive e studi sullo stato numerico della popolazione dei pinguini“, ha spiegato ancora Samuele Pierattini.
