Giornata internazionale del pinguino, l’AI di Enea per il censimento in Antartide

Per contare e classificare i pinguini che si trovano nei pressi della stazione italiana Mario Zucchelli l’ente di ricerca mette in campo droni, intelligenza artificiale e il supercomputer Cresco

Sensibilizzare l’opinione pubblica sulle minacce che corrono i pinguini per via del riscaldamento globale e delle attività umane. È questo l’obiettivo della giornata internazionale del pinguino, che si celebra ogni anno il 25 aprile. Secondo uno studio pubblicato a maggio 2021 sulla rivista Geophysical Research Letters, infatti, se l’uomo non riuscirà a contenere l’aumento medio delle temperature entro gli 1,5° rispetto al periodo pre-industriale, come previsto dagli accordi di Parigi, si rischierebbe di perdere fino al 50% delle colonie di pinguini imperatore oggi presenti in Antartide.

I rischi per il pinguino imperatore

A creare problemi al benessere di pinguini in Antartide, secondo l’analisi rilanciata dal WWF, è l’aumento della quantità di pioggia nell’area, causato dall’innalzamento del valore medio delle temperature. Una tra le principali specie che abitano l’area, infatti, quella del Pinguino imperatore, dipende direttamente dalla presenza di ghiaccio stabile, soprattutto durante il periodo riproduttivo.

Se il ghiaccio si formasse in ritardo, o si sciogliesse in anticipo, o addirittura in alcune zone non riuscisse a formarsi, questi fenomeni potrebbero avere conseguenze dirette sulla riproduzione della specie. Oltre a questo, la diminuzione delle aree ghiacciate potrebbe aumentare la mortalità degli esemplari in età giovanile, perché questi potrebbero essere costretti ad allontanarsi dal loro habitat senza essere ancora abbastanza grandi per sopravvivere.

Enea: il supercalcolo per monitorare le colonie di pinguini

Per monitorare e colonie di pinguini in Antartide e per raccogliere informazioni sul loro stato di salute Enea ha messo a punto un metodo che ha iniziato a sperimentare e che prevede che vengano utilizzati droni, intelligenza artificiale e il supercomputer dell’ente, Cresco.

L’obiettivo, in una prima fase, è di contare e classificare i pinguini di Adelia che vivono nei pressi della Stazione italiana Mario Zucchelli. Dai primi risultati del censimento emerge che il conteggio ha raggiunto una precisione del 97% per gli esemplari adulti e dell’87% per i pulcini, quindi un ottimo livello di attendibilità.

Il monitoraggio effettuato attraverso questa tecnologia ha due vantaggi per i ricercatori: è molto più rapido di quello effettuato in presenza dal personale, e consente di spingersi senza complicazioni anche in aree particolarmente remote.

La tecnologia in campo

Per effettuare il censimento sono state utilizzate le ortofoto effettuate dai droni nelle due pinguinaie più vicine alla base italiana, quella di Edmonson Point e di Adelie Cove, dove erano presenti rispettivamente circa 4mila e 10mila esemplari.

Per avere un quadro attendibile dell’efficacia riproduttiva all’interno delle due colonie il conteggio è stato ripetuto in due momenti durante l’estate australe: a metà novembre, il momento della cova, e a metà gennaio, quindi con la presenza dei pulcini liberi. Per le rilevazioni sono stati utilizzati dei particolari modelli di droni in grado di muoversi su aree vaste a temperature particolarmente rigide.

Una volta acquisite le immagini attraverso i droni, queste sono state elaborate dal cluster di supercalcolo di Enea, Cresco, installato dal 2017 nella base Zucchelli, che sulla base delle informazioni ricevute ha realizzato una ortofoto georefenziata ad alta risoluzione.

Questa ortofoto è poi stata analizzata attraverso una rete neurale creata ad hoc, in grado di distinguere gli esemplari adulti dai pulcini. Il centro di calcolo, in questo caso, è il supercalcolatore Cresco di stanza a Portici, istruito per l’occasione con più di 400 immagini di più di 3mila pinguini, riprese tramite droni durante le ultime otto spedizioni di ricerca in Antartide.

Il prossimo passo sarà a questo punto quello di affinare l’addestramento della rete per individuare con precisione anche i pinguini imperatore, specie anch’essa di stanza in Antartide. Oltre a questo, i ricercatori hanno intenzione di mettere a punto una rete neurale light che possa trovare ospitalità direttamente sui droni, che potranno così effettuare in conteggio degli esemplari in diretta, senza dover salvare le immagini e inviarle ai centri di calcolo.