L’innovativo dispositivo sottomarino che monitora gli stock ittici
Negli ultimi anni, gli stock ittici globali hanno subito una serie di pressioni tra cui lo sfruttamento eccessivo da parte dell’industria della pesca, la perdita di habitat e l’inquinamento. In alcuni ecosistemi marini, specie importanti sono ormai esaurite e non svolgono più il loro ruolo ecologico. Sfortunatamente, le autorità non dispongono di dati accurati sulla biomassa degli stock attuali e degli strumenti tecnologici per monitorarli, il che rende difficile trovare risposte adeguate. Il progetto SYMBIOSIS, sostenuto dall’UE, ha elaborato un sistema per il monitoraggio a lungo termine della biodiversità ittica, grazie a un prototipo reso operativo in tre ambienti in mare aperto e vicino alla costa. Il progetto ha rilevato e valutato la biomassa di più di 10 000 pesci, tra cui 2 000 delle sei specie scelte come indicatori di biodiversità. «SYMBIOSIS fornisce informazioni aggiornate sugli stock ittici chiave consentendo alle autorità di prendere decisioni basate su prove ed elaborare una legislazione (ad esempio sull’imposizione di divieti di pesca) in linea con esse», osserva il coordinatore del progetto Roee Diamant dell’Università di Haifa, che ospita il progetto. «La nostra innovazione potrebbe anche servire come strumento di ricerca ecologica, ad esempio per lo studio del comportamento dei pesci». I risultati del progetto sono già stati pubblicati in numerose riviste.
L’approccio track-before-detect
Il sistema SYMBIOSIS rileva, classifica e stima la biomassa di sei specie ittiche chiave: tonno bianco, dorado, pesce spada, sgombro atlantico, sugarello maggiore e ricciola. Queste specie sono state scelte in base a criteri sociali ed ecologici, come l’importanza commerciale e la disponibilità nelle zone dello studio. Ulteriori considerazioni includevano il cibo per una varietà di dimensioni e tipo di organismo, le velocità di nuoto e i comportamenti educativi. La soluzione ottico-acustica di SYMBIOSIS funziona autonomamente, conservando energia fino a tre mesi grazie a un design basato su una catena di passaggi progressivi. Periodicamente il sistema trasmette un breve segnale acustico subacqueo a banda stretta. L’elaborazione del segnale e una rete neurale captano eventuali riverberi, indicando possibili bersagli in movimento. Se viene rilevato un bersaglio, vengono poi emessi 20 segnali a banda larga e i loro riverberi sono analizzati da una combinazione di programmazione dinamica e tecniche di apprendimento automatico. Entro un raggio di rilevamento fino a 500 m, questi strumenti verificano che il bersaglio in movimento sia un pesce, ne calcolano le dimensioni e ne stimano la posizione e la traiettoria. Se gli obiettivi si muovono verso l’ormeggio di SYMBIOSIS, vengono attivate più telecamere e impulsi stroboscopici per raccogliere immagini per il rilevamento e la classificazione della rete neurale. Le informazioni sul numero, le dimensioni e le specie di pesci vengono compresse e inviate a terra tramite una combinazione di collegamenti acustici e radio. Ciascun componente del sistema è stato testato separatamente in oltre 50 esperimenti in mare. Un prototipo è stato sottoposto a 10 esperimenti in mare prima di essere distribuito in tre luoghi di prova: un mese sotto una boa di superficie in acque costiere a 125 m di profondità nel Mar Mediterraneo; due giorni in un sito in mare aperto nel Mediterraneo in acque profonde 1 400 m e due settimane in acque poco profonde in una barriera del Mar Rosso. Benché SYMBIOSIS abbia conseguito la maggior parte dei suoi obiettivi, non è stato in grado di classificare i pesci in base alla loro impronta acustica. Per raggiungere questo obiettivo, il gruppo sta ora costruendo una banca dati di segnali acustici emessi da diversi pesci più grande, insieme a nuovi algoritmi per riflettere una maggiore diversità. «Ad ogni modo, questi esperimenti hanno dimostrato le potenzialità del sistema per quanto riguarda l’accuratezza del rilevamento e la capacità di lavorare autonomamente per lunghi periodi di tempo», spiega Diamant.
Progettazione modulare
Il sistema di SYMBIOSIS è modulare per la flessibilità e l’adattamento. I componenti idroacustici sviluppati da Evologics, come un sistema di posizionamento acustico a linea di base ultracorta, vengono ora prodotti per la commercializzazione. Dimostrazioni e vendite sono già in corso e i componenti ottici sono in fase di ulteriore sviluppo. Il sistema sarà più piccolo per renderlo più commerciabile. Ulteriori miglioramenti includeranno una migliore efficienza energetica e reti neurali più potenti.
Parole chiave
SYMBIOSIS, pesci, acustico, apprendimento automatico, Mediterraneo, stock, pesca, habitat, inquinamento, telecamera, segnale
