Sfruttare al meglio le tecniche di intelligenza artificiale può essere prezioso per molti ambiti legati all’economia marina e oceanica. Già oggi trovano applicazioni e sono allo studio nuove opportunità

L’utilità dell’intelligenza artificiale per la blue economy è già determinante nel trasformare e rendere più sostenibili attività legate all’oceano. Ma il valore dell’applicazione delle tecniche di AI si deve misurare nella loro capacità di sbloccare nuove opportunità economiche, facilitando lo sviluppo di industrie innovative e attente all’ambiente e in particolare all’oceano.

Questa grande massa marina che copre tre quarti della superficie terrestre svolge un ruolo fondamentale nella regolazione dei cicli dell’acqua e del carbonio, assorbendo circa il 25% dell’anidride carbonica. Il solo plancton oceanico è responsabile della produzione di circa il 50-80% dell’ossigeno sulla terra. Da mari e oceani si ricava cibo (sotto forma di organismi commestibili marini e d’acqua dolce, compresi pesci, crostacei e alghe) che sta alla base della dieta di circa 3 miliardi di persone. Inoltre sono preziosi anche in termini energetici, di trasporti (l’80% del commercio mondiale passa dall’oceano) e di attività lavorative e ricreative, oltre a ospitare una parte sensibile della biodiversità del pianeta.

Oltre un terzo della popolazione umana totale, vive nelle vicinanze o comunque entro 100 chilometri dalle coste oceaniche. Tutto questo si traduce in attività produttive, commerciali, industriali che producono un giro d’affari enorme. Ma già dalle attività legate a mari e oceani si genera ricchezza, in termini di lavoro e occupazione. Si stima che l’economia blu valga già oggi più di 1500 miliardi di dollari l’anno a livello globale e si prevede raddoppierà, raggiungendo così 3mila miliardi di dollari entro il 2030.

Tutto questo oggi è sempre più a rischio: i cambiamenti climatici stanno mettendo in crisi l’ecosistema oceanico. A ciò si aggiungono le conseguenze originate dalle azioni umane: dall’inquinamento alla pesca illegale, sono numerose e rischiano di pregiudicare i delicati equilibri di flora e fauna “blu”.

Per cercare di porre rimedio a questa situazione ecco che l’AI e, in generale, l’innovazione tecnologica possono fornire un contributo importante. Dal monitoraggio climatico all’esplorazione sottomarina, sono diversi i campi applicativi in cui già oggi sono sfruttate. Inoltre, in molti altri ambiti le potenzialità applicative dell’intelligenza artificiale sono tuttora fonte di studio.

Takeaway

Blue economy in Europa

La blue economy per l’Europa è un ambito di particolare importanza, come mette in luce il report dedicato, a cura della Commissione Europea. Genera circa 667,2 miliardi di euro di fatturato e 183,9 miliardi di euro di valore aggiunto lordo. Impiegando quasi 4,45 milioni di persone. Per fare un confronto con gli Stati Uniti, l’UE pesa quasi il doppio. I settori più importanti dell’economia blu comprendono la pesca, l’energia rinnovabile marina, le attività portuali, la costruzione e riparazione navale, il trasporto marittimo e il turismo costiero.

Accanto agli ambiti tradizionali, si stanno facendo spazio settori emergenti e innovativi della blue economy includono l’energia rinnovabile marina (energia oceanica, fotovoltaico galleggiante e generazione di idrogeno verde offshore), biotecnologie acquatiche, tecnologie per la desalinizzazione, difesa marittima, sicurezza e sorveglianza, ricerca e infrastrutture come cavi sottomarini e robotica.

Proprio per sostenere questo comparto vitale, sfruttando il potenziale economico degli oceani e dei mari in modo sostenibile, la Commissione UE ha avviato nel 2019 una strategia a lungo termine denominata Blue Growth. Essa si focalizza sulla promozione dell’innovazione, degli investimenti e della creazione di posti di lavoro nei settori legati all’economia blu, promuovendo la collaborazione tra il settore pubblico e privato, la ricerca e lo sviluppo tecnologico.

Come l’AI possa e potrà essere impiegata per ottimizzare la “crescita blu”, migliorandone l’efficienza e la sostenibilità della gestione delle risorse marine lo ha illustrato il report Blue Economy and Blue Growth 2023 curato dalla Fondazione europea per l’innovazione e l’applicazione della tecnologia (INTEC), insieme a Minsait.

Il report mette in evidenza dieci tendenze più importanti nell’uso dell’intelligenza artificiale nella blue economy.

Intelligenza artificiale per la blue economy: un aiuto per gestire al meglio le risorse marine

L’impiego di tecniche di intelligenza artificiale per la blue economy, in particolare per la blue growth, si rende utile per il monitoraggio e la gestione delle risorse marine. L’AI viene utilizzata per raccogliere e analizzare grandi quantità di dati relativi alle risorse marine, come la pesca, l’acquacoltura e la biodiversità, consentendo una migliore comprensione e gestione di tali risorse.

È bene ricordare che la gestione sostenibile della pesca e dell’acquacoltura è uno degli aspetti più importanti legati all’economia blu. Dai due comparti sono stati complessivamente 214 milioni di tonnellate i prodotti generati, generando – in termini di commercio internazionale – profitti per circa 151 miliardi di dollari e dando lavoro a circa 58,5 milioni di persone nel settore primario nel mondo.

Non solo: mediante algoritmi di machine learning è possibile analizzare le immagini satellitari per identificare modelli di pesca illegali e contribuire ad attuare misure di conservazione. Inoltre, modelli d’intelligenza artificiale vengono applicati per ottimizzare le operazioni di acquacoltura: la produzione, il monitoraggio e il controllo di parametri quali alimentazione, qualità dell’acqua e salute dei pesci possono, infatti, gestiti grazie all’AI. Ciò migliora l’efficienza delle operazioni di acquacoltura e riduce l’impatto ambientale.

L’automazione dei processi marittimi è un altro campo applicativo di particolare interesse dell’artificial intelligence. Essa viene applicata nell’automazione di vari processi marittimi, come il monitoraggio delle navi, la pianificazione delle rotte, la gestione dei porti e la logistica. I sistemi di AI possono analizzare i dati in tempo reale provenienti dai sensori a bordo delle navi per ottimizzare l’efficienza energetica e ridurre le emissioni.

I modelli di intelligenza artificiale e di machine learning trovano un ulteriore sbocco applicativo per prevedere le condizioni oceaniche e climatiche, non solo per prevedere eventi meteo estremi, ma anche per conoscere puntualmente correnti oceaniche e cambiamenti del livello del mare.

La ricerca e l’esplorazione subacquea è un mondo dove l’AI già oggi trova spazio, specie nelle profondità marine, e dove genera grande interesse per raccogliere e analizzare dati in ambienti difficili. Veicoli sottomarini autonomi e sistemi di intelligenza artificiale possono analizzare immagini e dati raccolti in tempo reale per identificare specie marine, studiare ecosistemi e scoprire nuove risorse. A questo proposito è importante segnalare come la robotica, strettamente connessa all’AI, è uno degli ambiti sempre più attivo della blue economy. I robot sottomarini vengono utilizzati per diversi ambienti marittimi, come la ricerca scientifica, l’esplorazione di petrolio e gas e la sorveglianza delle frontiere. La crescita d’impiego è confermata anche dalle stime di crescita del mercato della robotica subacquea, il cui valore si prevede passerà da 2.685 miliardi di dollari (2020) a 6.719 miliardi di dollari nel 2028 (fonte: Blue Economy UE Observatory).

Dall’analisi dei dati allo sviluppo di tecnologie marine intelligenti, il ruolo dell’AI

L’impiego di intelligenza artificiale per la blue economy è strategico anche per l’analisi dei dati oceanografici: sensori, boe e satelliti diventano fonti di una notevole mole di dati che possono essere analizzati per una migliore comprensione dei processi oceanici. Ciò è utile per la ricerca scientifica, la gestione della pesca e la previsione di eventi avversi come la proliferazione di alghe dannose.

L’AI già oggi viene utilizzata nei sistemi di rilevamento precoce delle fuoriuscite di petrolio e nella pianificazione di risposte efficaci. Gli algoritmi di intelligenza artificiale possono analizzare i dati provenienti dalle immagini satellitari e radar per identificare le aree colpite e stimare la diffusione della fuoriuscita. Un esempio applicativo è quello adottato nel Mar Mediterraneo, dove un team di ricerca tedesco-israeliano ha utilizzato i dati Copernicus Sentinel-1 per addestrare un sistema di rilevamento di fuoriuscite di petrolio basato su machine learning. Tale sistema può essere utilizzato per lanciare avvertimenti graduali di contaminazione di petrolio.

I modelli di intelligenza artificiale vengono adottati per simulare e prevedere il comportamento degli ecosistemi marini e valutare l’impatto di diversi scenari. Ciò è utile nella pianificazione dello spazio marino, nella gestione delle aree protette e nella conservazione della biodiversità.

Anche in questo caso l’AI è preziosa, in termini di assistenza al processo decisionale: essa può fornire informazioni e raccomandazioni per prendere decisioni mirate nella gestione delle risorse marine, nella pianificazione delle attività marine e nella risposta alle situazioni di emergenza. Per esempio: i sistemi di consulenza sulla pesca basati sull’intelligenza artificiale possono aiutare i pescatori a prendere decisioni informate sulle quote e sulle zone di pesca.

Il decimo e ultimo campo applicativo evidenziato dal report riguarda l’adozione di tecniche d’intelligenza artificiale per lo sviluppo di tecnologie marine intelligenti come i già citati robot sottomarini autonomi, ma anche sensori avanzati e sistemi di comunicazione. Queste tecnologie consentono una maggiore efficienza e precisione nella raccolta dei dati, nel monitoraggio e nel processo decisionale in ambienti marini.

Il futuro della blue economy: spazio alle startup e alle realtà innovative

Alcune applicazioni dell’AI sono sfruttate da startup – sempre più numerose – dedicate a coniugare innovazione tecnologica e sostenibilità nel comparto. Esse si concentrano in settori quali l’acquacoltura, la pesca sostenibile, le biotecnologie marine, l’energia rinnovabile marina e il monitoraggio dell’ambiente marino.

Anche in questo senso l’Europa gioca un ruolo da leader a livello globale in termini di imprese innovative attive nella blue economy, detenendo il 39% della quota e producendo il maggior numero di operazioni in fase iniziale.

Tra le startup e le realtà innovative avviate in questi anni è da segnalare la società deep-tech italiana Wsense, spinoff della “Sapienza” Università di Roma, che ha vinto il Blueinvest Award della Commissione Europea nella categoria ‘Ocean Observation’ per nuovi prodotti, tecnologie e soluzioni basate sull’intelligenza artificiale per la blue economy, in particolare per l’osservazione degli oceani, la raccolta e l’analisi di dati marini.

WSense si racconta come “pioniera delle reti wireless sottomarine e dell’Internet of Underwater Things” artefice di una tecnologia hardware e software per acque basse e profonde mediante cui, segnala la stessa WSense, è in grado di:

“implementare e gestire un’infrastruttura di rete internet sottomarina senza fili che operi fino a 3.000 metri di profondità sistemi installati, che non impattano sui fondali, permettono di monitorare in tempo reale degli ambienti marini e oceanici (qualità dell’acqua, suoni, correnti, movimento di strutture ed ancoraggi…) e di fornire informazioni cruciali agli istituti di ricerca e a chi opera in tutti i settori della Blue Economy: la qualità ambientale, l’acquacoltura, i porti e le infrastrutture critiche, tra cui quelle energetiche, come i gasdotti, gli oleodotti, le piattaforme di estrazione e i cavi di trasmissione dell’elettricità.”.

Tra le realtà europee più interessanti sul tema c’è anche la startup innovativa Blue Ocean Seismic Services, che ha sede nel Regno Unito. Essa ha sviluppato nodi sottomarini a basso impatto per acquisire dati di imaging di alta qualità dal fondale oceanico. Questi svolgono un ruolo importante nel progresso dei progetti riguardanti parchi eolici offshore, progetti dedicati alla cattura e stoccaggio del carbonio, tra gli altri. A livello internazionale sono degne di nota anche Aquabyte, una società che impiega tecniche di intelligenza artificiale e di computer vision per migliorare l’acquacoltura; Blue Robo0cs, una società che sviluppa veicoli sottomarini senza pilota.