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TagLab: scienziati e intelligenza artificiale insieme per la salute dei mari

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Lo strumento è stato messo a punto dal Visual Computing Lab dell’Istituto di scienze e tecnologie dell’informazione Cnr-Isti. Grazie agli algoritmi di intelligenza artificiale l’analisi dei fondali è molto più veloce e consente interventi più rapidi e immediati

Poter analizzare le immagini dei fondali marini con uno strumento automatizzato, un software basato su algoritmi di intelligenza artificiale che è in grado di lavorare molto più velocemente di un ricercatore ed è in grado di evidenziare le situazioni critiche con degli alert, in modo che l’intervento umano sia mirato soltanto dove ce ne è più bisogno. Il nome di questo software è TagLab, ed è stato realizzato in Italia dal Visual Computing Lab dell’Istituto di scienze e tecnologie dell’informazione, il Cnr-Isti.

Per dare un’idea della portata di questa tecnologia innovativa, che consente di risparmiare tempo e risorse, e soprattutto di essere più efficaci, basterà dire che è in grado di velocizzare anche del 90% l’elaborazione delle immagini dei fondali marini, come dimostrano i programmi di ricerca internazionale che l’hanno adottato, quelli condotti dalle università di San Diego e Santa Barbara in California e del Politecnico di Zurigo.

COME FUNZIONA TAGLAB

Per verificare lo stato di salute degli habitat marini e tenere sotto controllo la resilienza delle specie, il monitoraggio subacqueo tramite immagini è oggi un metodo indispensabile, ma è stato finora essenzialmente riservato all’osservazione diretta dei ricercatori e degli addetti ai lavori. Le operazioni venivano quindi effettuate per la maggior parte “manualmente”, con il rischio di errori e soprattutto con tempi necessariamente lunghi.

Grazie a TagLab entrano in campo, proprio a supporto delle persone che lavorano su questi progetti, una serie di strumenti intelligenti, automatici e semiautomatici, che sono in grado di aumentare l’efficienza e l'accuratezza delle analisi visive.
Grazie agli algoritmi di intelligenza artificiale, infatti, è possibile riconoscere automaticamente dalle immagini le specie di corallo e la loro condizione. Questo mette gli scienziati nelle condizioni di intervenire direttamente soltanto nei casi che vengono considerati critici o “a rischio”, in maniera più tempestiva e con la possibilità di ottenere risultati migliori.

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Man mano che infatti gli strumenti digitali consentono di ottenere un flusso di dati sempre più ampio e accurato ad ampia scala, diminuisce la necessità di analizzare queste informazioni con le capacità di calcolo umane. Il rischio - se non si utilizzassero software basati sugli algoritmi dell’intelligenza artificiale - sarebbe quello di essere inondati di dati che non sarebbe possibile studiare in tempo utile.

Per arrivare a mettere a punto TagLab sono stati fondamentali le competenze del laboratorio Visual Computing Lab, che ha sviluppato nel tempo le proprie competenze nella gestione di dati visuali 2D e 3D, nella creazione di interfacce utente complesse e nell'intelligenza artificiale.

LA COLLABORAZIONE UOMO-INTELLIGENZA ARTIFICIALE

TagLab non è un sistema che sostituisce l’analisi di uno studioso esperto, ma uno strumento nelle mani degli scienziati per aiutarli a condurre al meglio il proprio lavoro, in sinergia. I primi dati confermano infatti che l’utilizzo di TagLab è in grado di velocizzare i tempi delle analisi del 42% in media, ma fino al 90% nel caso di utenti non esperti.

“Il sapere umano – spiega il Cnr-Isti - viene così potenziato dalla rapidità di analisi della macchina, ma preserva la sua centralità ed autorevolezza nel processo di analisi scientifica, in perfetta sintonia con le direttive europee in materia di intelligenza artificiale. TagLab inoltre ha un’interfaccia dedicata anche a chi non ha un background informatico, come i biologi marini, e si installa su un normale computer”.

LA RICERCATRICE GAIA PAVONI: “STRUMENTO GRATUITO A DISPOSIZIONE DELLA SCIENZA”

A spiegare le nuove opportunità aperte da questa soluzione è Gaia Pavoni, giovane ricercatrice del Cnr-Isti, team leader del gruppo di lavoro su TagLab: “La maggior parte dei programmi che analizzano le immagini per scopi scientifici - sottolinea - non sfruttano le grandi potenzialità dell’intelligenza artificiale, oggi comunemente integrata anche nei nostri telefoni cellulari. TagLab si propone di colmare questo vuoto tecnologico - prosegue - offrendo alla comunità scientifica un software gratuito, in cui innovativi strumenti intelligenti possono essere facilmente utilizzati da scienziati provenienti da campi diversi: ecologi, biologi, ma anche archeologi e medici”.

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DALLA CALIFORNIA A ZURIGO: IL SUCCESSO DI TAGLAB

Ad adottare il software nei propri programmi di monitoraggio sono già due importanti programmi internazionali che hanno lo scopo di tenere sotto controllo lo stato di salute delle barriere coralline. Il primo è il 100 Island Challenge dello Scripps Institution of Oceanography di San Diego, e il secondo è il Moorea Island Digital Ecosystem Avatar, al quale collaborano l’università di Santa Barbara, sempre in California, e l’Eth di Zurigo.
Tra le proprie collaborazioni internazionali il Visual Computing Lab annovera quella con il Piano Nazionale di Ricerca in Antartide 2018, esperienza in cui TagLab serve per il monitoraggio e la misurazione automatica degli organismi marini sotto i ghiacci dell’Antartide. Proprio in virtù dei risultati che provengono da queste prove TagLab sarà presentato ufficialmente alla conferenza Nvidia Gtc 2021, uno degli appuntamenti più prestigiosi tra quelli dedicati alle innovazioni tecnologiche rese possibili dall’intelligenza artificiale.