Una visione dinamica e integrata dell’impatto del riscaldamento marino sulle gorgonie: il progetto NEPTUNE testato con successo alla Secca dell’Isuela dell’Area Marina Protetta di Portofino.
Integrare tecnologie AI, ricostruzione 3D e sensori ambientali ad alta precisione per affrontare le sfide legate alla conoscenza e tutela del mare dinanzi al cambiamento climatico. È questa la novità introdotta dal progetto di ecorobotica marina NEPTUNE (Neural Rendering & Edge AI Platform for 4D Synthetic Twins Generation during Underwater Navigation & Exploration), guidato da MYWAI, start-up innovativa nel settore dell’Intelligenza Artificiale applicata al dato macchina con laboratori di ricerca nell’ex Convento dell’Annunziata nella Baia del Silenzio di Sestri Levante.
NEPTUNE™ è uno dei vincitori del bando a cascata per progetti di Ricerca Industriale e Sviluppo Sperimentale nei domini dell’Intelligenza Artificiale e della Robotica dello Spoke 5 dell’ecosistema dell’innovazione RAISE, con tematica afferente allo Spoke 3, il cui obiettivo è la protezione e cura dell’ambiente grazie all’ecorobotica.
Tecnologie innovative per il monitoraggio subacqueo
Grazie alla collaborazione con il progetto di ricerca del Joint Research Centre della Commissione Europea OCEAN-PULSE, per lo sviluppo prototipale di una sonda multiparametrica open-source e low-budget, NEPTUNE ha integrato tecnologia e monitoraggio classico acquisire le diverse variabili ambientali della colonna d’acqua. Montata su un ROV ed in comunicazione diretta con l’unità di superficie e su server, la sonda misura temperatura, salinità, pH, ossigeno disciolto e attività fotosintetica tramite un fluorometro PAM, “PAM, uno strumento cioè usato per misurare la concentrazione di clorofilla in acqua, in particolare valutando l’attività della clorofilla.”
Il ROV è stato ulteriormente implementato con una custom camera sviluppata da UBICA s.r.l. che consiste in una full frame camera capace di registrare video e foto ad una risoluzione di 6K. Anche la fotocamera, come la sonda, è in grado di comunicare con la superficie tramite l’ombelicale del ROV, consentendo una prima elaborazione del dato durante la stessa fase di rilevamento.
Modelli 4D e realtà virtuale per l’esplorazione marina con il progetto NEPTUNE
I dati raccolti e condivisi in tempo reale su server durante il survey sono stati integrati nella piattaforma NEPTUNE AIoT realizzata dal coordinatore MYWAI su brevetti proprietari e rielaborati dal partner di progetto Next Vision srl, spin-off dell’Università di Catania, per creare ambienti virtuali 4D. In questi ambienti, i modelli tridimensionali delle aree mappate sono stati integrati con le variabili misurate nella colonna d’acqua. Questi modelli 4D possono essere esplorati in modo immersivo attraverso visori di realtà virtuale, grazie a un’app sviluppata da Next Vision che permette di vivere l’esperienza come se si fosse davvero sul posto.
Questa soluzione innovativa permette di costruire archivi di dati multimodali, che possono essere riutilizzati nel tempo per rispondere a specifiche domande scientifiche. Si tratta di un approccio tecnologicamente avanzato, pensato per supportare in modo efficace la progettazione di piani di monitoraggio e di tutela ambientale.
Test alla Secca dell’Isuela: focus sulle gorgonie mediterranee
Questa tecnologia e infrastruttura tecnologica è stata testata raccogliendo e condividendo dati in tempo reale durante un’esplorazione alla Secca dell’Isuela, nel cuore dell’Area Marina Protetta di Portofino, uno dei siti di immersione più belli e importanti del Mediterraneo, caratterizzato dalla presenza di una densa foresta di gorgonie. Le foreste sottomarine di gorgonie, i cosiddetti “coralli del mediterraneo“, rappresentano veri e propri “hotspot” di biodiversità nei fondali coralligeni del nostro mare. Assimilabili alla funzione di ingegneri ecosistemici, sono habitat complessi che offrono rifugio, alimentazione e aree di riproduzione a numerose specie marine, ma il loro equilibrio oggi è gravemente minacciato.
Una delle principali cause di declino delle popolazioni di gorgonie mediterranee è il surriscaldamento del mare: «Numerosi studi hanno documentato eventi di mortalità di massa legati a ondate di calore marine che provocano necrosi tissutali, riduzione della crescita e capacità riproduttiva compromessa – spiega a proposito il biologo marino Ubaldo Pantaleo, della società di ricerca marina subacquea e monitoraggio ambientale UBICA, partner del progetto – Una specie in particolare, Paramuricea clavata, longeva e a crescita lenta, fatica a riprendersi da questi eventi estremi, il cui impatto è stato osservato persino all’interno delle Aree Marine Protette».
Superare i limiti del monitoraggio tradizionale
Per affrontare questa sfida entra in gioco il nuovo paradigma di monitoraggio marino integrato introdotto da NEPTUNE, che supera i tradizionali metodi di studio e raccolta dati. Solitamente ci si limita infatti a immersioni con autorespiratori (SCUBA), che consentono osservazioni in intervalli temporali ristretti e a profondità relativamente basse, e i dati biologici e ambientali sono raccolti in maniera discontinua e poco integrata, con campionamenti puntuali che non sempre restituiscono un quadro completo.
«Durante la missione realizzata a circa 50m di profondità alla Secca dell’Isuela sono stati registrati video in 6K e parametri della colonna d’acqua, poi trasmessi e archiviati su una timeline multilivello», prosegue il biologo Pantaleo. «I dati raccolti sono stati elaborati per generare modelli tridimensionali ad alta risoluzione delle comunità bentoniche e delle colonie della gorgonia Paramuricea clavata.
È stato così possibile stimare densità e caratteristiche morfometriche delle gorgonie come altezza e superficie, confrontandole con dati di fotogrammetria raccolti nel 2021».
Risultati e prospettive future
I risultati preliminari del monitoraggio sono stati presentati al 54° Congresso Società Italiana di Biologia Marina di Napoli del giugno 2025 e hanno mostrato come la tecnologia possa colmare le lacune delle tecniche classiche, fornendo una visione dinamica e integrata degli habitat sommersi.
Soddisfatto il commento della dott.ssa Valentina Cappanera, dell’AMP Portofino: «Il progetto NEPTUNE dimostra che la sinergia tra scienza, tecnologia e tutela ambientale non è solo possibile, ma necessaria per fronteggiare l’impatto del cambiamento climatico sul nostro patrimonio marino.
Le attività di monitoraggio avanzato, che integrano dati raccolti da subacquei in immersione con quelli ottenuti tramite eco-robotica, permettono di elaborare previsioni sui cambiamenti che interesseranno il nostro mare nei prossimi anni, offrendo al contempo indicazioni preziose per la gestione di un’Area Marina Protetta».
Verso una rete mediterranea di monitoraggio
L’intento futuro è quello di proseguire in questa direzione, individuando nuove modalità di finanziamento che permettano di estendere queste attività di monitoraggio avanzato anche ad altre Aree Marine Protette del Mediterraneo e oltre, creando una rete di osservazione continua e integrata degli ecosistemi sommersi.
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