Case Study
GenAI per l'innovazione del monitoraggio costiero
Abbiamo realizzato una soluzione avanzata basata su AI generativa per il monitoraggio delle aree costiere e l’analisi degli ecosistemi marini tramite approcci innovativi di elaborazione dei dati ambientali.
Where: Italy
Where: Italy
Challenge
L'ISPRA, ente nazionale per la protezione e la ricerca ambientale, aveva l'esigenza di potenziare le attività di monitoraggio marino con nuovi modelli più efficaci in aree costiere complesse e in grado di gestire dati eterogenei e ambiguità nei fenomeni osservati.
Questo progetto si inserisce nell'impegno ISPRA all'interno del programma più ampio MER* (Marine Ecosystem Restoration).
Approach
Per superare i limiti computazionali, migliorare la risoluzione modellistica e velocizzare previsioni, simulazioni e analisi, abbiamo adottato un approccio ibrido basato sull’integrazione tra AI generativa e modelli fisici, realizzando dei custom models basati su tecnologie d’avanguardia come Retrieval-Augmented Generation (RAG), Diffusion-Transformers, Physics-Informed Neural Networks (PINN). In particolare, l’AI consente di emulare simulazioni matematiche complesse con minori risorse computazionali, processare dati satellitari, affinare e validare le previsioni dei modelli esistenti. Il progetto ha visto la collaborazione scientifica con UNIVPM.
Digital Ecosystem
Solution
Digital Ecosystem
Attraverso metodologie MLOps, il progetto ha portato allo sviluppo di una soluzione di GenAI avanzata composta da più moduli interconnessi:
- Modelli predittivi ibridi basati su approcci che integrano modelli di GenAI e modelli fenomenologici (“phase-resolver”), capaci di prevedere e simulare scenari costieri anche in aree critiche, con maggiore velocità e disponibilità, riducendo i costi e aumentando l’operatività.
- Modulo di smoothing spaziale AI-driven, progettato con architetture autoencoder Transformer, per armonizzare dati simulati su scala nazionale, migliorando la coerenza tra aree limitrofe e dati di diversa provenienza.
- Modulo di validazione automatica via satellite, basato su tecniche di computer vision avanzate per analizzare immagini Sentinel-2 e identificare pennacchi fluviali (es. E.Coli), e validare in modo automatico i risultati dei modelli numerici.
Results
Previsioni, analisi e simulazioni precise e rapide, continuità operativa
Dataset biogeochimici nazionali coerenti
Riduzione del carico computazionale per la previsione del moto ondoso sotto costa
Insight tempestivi e affidabili a supporto delle decisioni
*Marine Ecosystem Restoration
*PNRR MER - Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza – Missione_2 “Rivoluzione Verde e Transizione Ecologica” – Componente_4 “Tutela del territorio e della risorsa idrica” – Linea investimento 3.5 “Ripristino e la tutela dei fondali e degli habitat marini” – finanziato dall’Unione europea – NextGenerationEU – CIG A05B735AD5 – Numero di procedura: ordine MEPA 7884683 – codificazione contabile PNRR Z0PNRR03 – sigla CRA 04
Il progetto realizzato con ISPRA si focalizza sugli interventi B31-32-25 dell'area di investimento 3.5 “Ripristino e tutela dei fondali e degli habitat marini” del PNRR MER, ovvero sulla realizzazione un sistema di monitoraggio integrato basato su strumenti modellistici, dati di campo e dati da satellite per integrare tra loro le informazioni esistenti e derivarne dati ed informazioni omogenee.
Il progetto afferisce dunque alla Missione 2 “Rivoluzione verde e transizione ecologica” del PNRR, componente 4 “Tutela del territorio e della risorsa idrica”, che si pone l’obiettivo di attuare azioni volte a rendere il Paese più resiliente agli inevitabili cambiamenti climatici, proteggere la natura e le biodiversità e garantire la sicurezza e l’efficienza del sistema idrico.
Impacts
To know more
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