L'intelligenza artificiale per l'ambiente

Intelligenza artificiale per proteggere l’ambiente: 3 progetti interessanti

Se leggi o ascolti l’espressione “intelligenza artificiale” (IA), qual è la prima cosa che ti viene in mente? Forse un robot intelligente, in grado di svolgere diverse attività tipicamente umane. O forse un assistente vocale come Siri o Cortana. Questa concezione, però, è un po’ limitativa. L’IA può esserci utile anche in altri ambiti, come le scienze ambientali. Sì, possiamo migliorare i nostri ecosistemi anche grazie ai dati e agli algoritmi.

Le scienze ambientali stanno generando un enorme quantità di dati attraverso i diversi sistemi di monitoraggio per il nostro pianeta. Possiamo avere sempre più informazioni sulle falde acquifere, sul riscaldamento climatico, sulla migrazione di animali, sulla situazione idrogeologica di determinate aree, sul meteo e così via.

Tutti questi dati possono essere analizzati e combinati attraverso degli algoritmi. E così siamo in grado di individuare tendenze ed effettuare previsioni sul futuro del nostro pianeta. Si tratta di strumenti molto utili per gli scienziati e i politici. Potranno usarli al fine di progettare piani per vivere meglio o sopravvivere in un mondo che cambia in modo costante.

C’è un settore specifico per questo chiamato Informatica per la Sostenibilità (Computational Sustainability) dove tecnici e scienziati possono elaborare applicazioni di tecnologie digitali per rendere sostenibili ambiti economici, sociali e ambientali. E proprio per l’ambiente sono stati ideati diversi progetti interessanti. Diamo un’occhiata a 3 di questi, evidenziati su ensia.

eBird: un’app per raccogliere dati sugli uccelli

L’intelligenza artificiale può aiutarci nella conservazione delle specie. La Cornell University (New York) e il Cornell Lab of Ornithology hanno sviluppato un’app chiamata eBird che consente ai cittadini di inserire informazioni sugli uccelli che volano nei dintorni, come ad esempio il numero di specie diverse che hanno trovato in una determinata zona. Sono circa 300.000 i volontari che fino ad ora hanno condiviso 300 milioni di osservazioni.

I dati ottenuti tramite l’app, uniti a quelli del laboratorio di ornitologia, producono informazioni sulla distribuzione delle specie sul territorio. Il laboratorio di ornitologia di Cornell, invece, adotta un algoritmo per prevedere dove ci saranno cambiamenti di habitat per determinate specie di uccelli e quale percorso seguiranno per la loro migrazione.

Carla P. Gomes, pioniera dell’Informatica per la Sostenibilità e professoressa presso la Cornell University, ha spiegato: “Ci sono grandi lacune dove non abbiamo osservazioni, ma se si collegano i modelli di presenza e assenza, vediamo che a questi uccelli piace un certo tipo di habitat e in seguito possiamo generalizzare. Stiamo usando davvero modelli sofisticati – algoritmi di intelligenza artificiale – per prevedere come gli uccelli si suddivideranno.“.

In questo modo gli scienziati possono condividere le previsioni con i politici e i conservazionisti, i quali a loro volta potranno prendere le migliori decisioni per proteggere l’ecosistema.

PACE: satelliti e algoritmi per monitorare il fitoplancton

La scienziata Cecile Rousseaux, che lavora presso il Goddard Space Flight Center della NASA, sta adottando l’intelligenza artificiale per comprendere come si diffonde il fitoplancton negli oceani. I fitoplancton sono organismi microscopici che vivono sulla superficie dell’acqua di mare e che producono metà dell’ossigeno totale prodotto da tutti gli altri vegetali della Terra. Inoltre, consumano anidride carbonica e quando muoiono trasportano il carbonio sul fondo marino.

Il fitoplancton è quindi un organismo importantissimo. Rousseaux ha spiegato: “Se non avessimo il fitoplancton, vedremmo un maggiore aumento dell’anidride carbonica rispetto a quello che vediamo oggi.“. Per questo motivo è rilevante sapere qual è lo stato attuale della vita di questi organismi. E le tecnologie digitali odierne possono esserci molto utili.

Rousseaux usa le immagini satellitari e degli algoritmi per osservare le condizioni attuali e future del fitoplancton presente in tutti gli oceani. Per ora, questo sistema è in grado solo di stimare il numero totale di microalghe presenti sulla Terra e come questo numero può cambiare nel corso del tempo. Ma in futuro, probabilmente nel 2022, il sistema sarà più preciso grazie al progetto chiamato PACE (Pre-Aerosol Clouds and ocean Ecosystem). Questo metodo permetterà non solo di avere più dati precisi sulla popolazione totale di fitoplancton, ma anche di distinguere le diverse specie.

Come funziona? “Il modello usa parametri basati sulla temperatura, sulla luce e sui nutrienti per dirci la quantità di crescita. L’unica cosa che la simulazione fa è modificare il totale.“. PACE consentirà gli scienziati di identificare diversi tipi di fitoplancton in diverse zone degli oceani ed espanderà le capacità del modello. In questo modo, gli scienziati capiranno meglio come questi microrganismi influenzano la presenza dell’anidride carbonica nell’atmosfera. E permetterà anche di prevedere dove e quando nasceranno alghe potenzialmente pericolose per la nostra salute.

EarthCube: il modello per prevedere le risposte del nostro pianeta

La National Science Foundation sta impiegando una tecnica di apprendimento automatico per creare modelli viventi in 3D del nostro pianeta. Si chiama EarthCube e grazie alla rappresentazione digitale può combinare i dati forniti dagli scienziati per simulare le condizioni ambientali al di sopra e al di sotto della superficie terrestre. I dati raccolti riguardano l’atmosfera, l’idrosfera, la geochimica. Questi dati permettono al modello di prevedere come risponderanno gli ecosistemi del nostro pianeta. Con queste informazioni gli scienziati potranno suggerire tecniche per evitare catastrofi naturali o progettare piani di emergenza.

EarthCube

Ma non finisce qui. L’americana Geological Survey sta lavorando a un progetto della National Science Framework per creare Digital Crust. Si tratta di un sistema che permetterà una più approfondita comprensione dei processi del sottosuolo, come il bilancio idrico e la salute delle falde acquifere. I modelli di EarthCube e Digital Crust potrebbero lavorare insieme e fornire preziose informazioni quando si verificano eventi geologici che potrebbero essere collegati tra loro.

Un aspetto molto positivo dei due sistemi è che saranno sviluppati in modalità open source. Chiunque avrà familiarità con le tecnologie di intelligenza artificiale potrà fare previsioni sullo stato futuro del nostro pianeta Terra. Gli scienziati potranno anche condividere le loro informazioni con tutte le comunità scientifiche sparse per il mondo.


Questi sono solo alcuni esempi dell’utilità dell’intelligenza artificiale applicata alla sostenibilità ambientale. Sono degli esempi che ci spiegano benissimo che la tecnologia digitale può avere un enorme impatto positivo sulle nostre vite. Perché non dobbiamo dimenticare che viviamo su un pianeta che ogni giorno è inquinato da industrie e da persone che non si rendono conto della pericolosità delle loro azioni.

Possiamo costruire tecnologie che sfruttino energie alternative. Possiamo fare anche in modo di evitare in tempo che si verifichino spiacevoli conseguenze per i nostri ecosistemi. E possiamo farlo proprio con l’intelligenza artificiale che è in grado di analizzare, identificare tendenze ed effettuare previsioni sempre più accurate. E poi, come si dice in questi casi? Prevenire è meglio che curare.

Per un attimo possiamo mettere da parte i rischi che possono derivare da un’applicazione massiccia degli algoritmi, come ha suggerito anche Douglas Rushkoff in riferimento al settore del lavoro e all’impatto sulla nostra personalità.

L’intelligenza artificiale può darci una mano in tanti diversi campi. Gli ottimi risultati più recenti riguardano la medicina. Infatti, è stato dimostrato che il deep learning è allo stesso livello o migliore degli umani nel rilevare un cancro. Ciò significa evitare errori che potrebbero compromettere l’efficacia delle terapie. I ricercatori dell’Università di Swansea, invece, stanno adottando l’intelligenza artificiale per rilevare le cellule tumorali. C’è chi non si fiderebbe di una macchina in questi casi. Questi studi, però, dimostrano che l’intelligenza artificiale sarà affidabile quanto i medici. Magari in futuro saranno anche più precise.

Possiamo essere ottimisti. Esperti come Rodney Brooks e Yoshua Bengio hanno espresso i loro pareri positivi sul progresso dell’intelligenza artificiale. Ovvio che non possiamo raggiungere grandi risultati in breve tempo e che c’è ancora molto da fare. Ma di sicuro davanti a noi ci sono traguardi che vale la pena conquistare. Per vivere una vita migliore su un pianeta migliore.


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