La NASA sta usando IA e supercomputer per contare gli alberi della Terra

Per avere un’idea di quanto carbonio la Terra può immagazzinare e di come cambia nel tempo, gli scienziati dovrebbero contare un numero sbalorditivo di alberi e monitorare la loro crescita nel tempo. Per velocizzare il lavoro, gli scienziati della NASA ora stanno utilizzando i loro supercomputer per mappare gli alberi del nostro pianeta attraverso immagini satellitari da alta definizione. Lo studio che coinvolge anche un team di ricercatori internazionale ha l’obiettivo di mappare 1,8 miliardi di alberi che si trovano al di fuori delle foreste, su un’area di oltre mezzo milione di miglia quadrati.

Il team ha utilizzato uno dei supercomputer più veloci al mondo (Blue Waters presso l’Università dell’Illinois) per eseguire un’analisi di “apprendimento profondo” sulle immagini del terreno provenienti da ampie sezioni dell’Africa occidentale. Hanno scoperto che non solo potevano contare gli alberi che i satelliti non erano riusciti a vedere prima, ma potevano anche iniziare a valutare il potenziale di stoccaggio del carbonio di quegli alberi allo stesso tempo. Gran parte degli sforzi del mondo finora si sono concentrati su regioni ben boscose. Questo è il motivo per cui il team della NASA ha cercato di concentrarsi sugli alberi isolati nelle terre aride e nelle regioni semi-aride dell’Africa occidentale, per un quadro più completo.

Queste aree aride sono bianche sulle mappe – sono fondamentalmente mascherate perché i normali satelliti semplicemente non vedono gli alberi, vedono una foresta, ma se l’albero è isolato, non possono vederlo. Per addestrare gli algoritmi di apprendimento automatico i ricercatori hanno contrassegnato quasi 90.000 alberi che si estendono su diversi terreni, fornendo al software forme e ombre diverse per apprendere la differenza. Il team ha inoltre addestrato i propri algoritmi per riconoscere sia i singoli alberi che i piccoli ammassi in diversi tipi di terreno, dalle savane ai deserti, e ha pubblicato il loro nuovo studio su Nature.

Il conteggio automatico degli alberi sarà uno strumento vitale per il futuro del nostro pianeta

Con la giusta formazione in atto, un lavoro che potrebbe aver richiesto diversi anni per essere completato ha richiesto solo poche settimane per l’intelligenza artificiale. Il team è stato in grado di mappare il diametro della chioma (la larghezza di un albero visto dall’alto) di 1,8 miliardi di alberi che si estendono su un’area di oltre 1,3 km quadrati. Hanno anche confrontato la variabilità della copertura e della densità degli alberi in base a diversi modelli di precipitazioni: informazioni che il team prevede di confrontare con l’altezza imminente degli alberi e i dati sulla biomassa per identificare il potenziale di stoccaggio del carbonio.

In futuro, valutazioni di questo tipo seguiranno più efficacemente la deforestazione in tutto il mondo per gli ambientalisti. I dati generali di un anno verranno anche confrontati con gli anni successivi per consentire agli scienziati di valutare se gli sforzi di conservazione stanno funzionando o meno. Il conteggio accurato e automatizzato degli alberi dovrebbe anche aumentare la capacità dei proprietari terrieri di monetizzare lo spazio inutilizzato che potrebbero avere per piantare nuovi alberi, per quantificare la quantità di carbonio che stanno immagazzinando per i crediti di carbonio.

In definitiva, il miglioramento della capacità dei ricercatori di individuare gli alberi dove prima non potevano con le immagini satellitari e di misurare lo stoccaggio del carbonio di quegli alberi consentirà infine agli scienziati del clima di effettuare misurazioni globali dello stoccaggio di carbonio sulla Terra. Questo sarà uno strumento vitale in un mondo in cui immagazzinare il nostro eccesso di carbonio sta diventando sempre più cruciale.

Ph. Credit: NASA