Con i modelli Ultralytics YOLO, MarineSitu ha automatizzato il rilevamento della fauna selvatica intorno ai sistemi di energia marina, ha raggiunto oltre il 96% di disponibilità e ha ridotto la revisione quotidiana dei filmati a una o due ore.
Monitorare gli ambienti subacquei e i sistemi di energia marina non è semplice, ma è essenziale per comprendere come queste infrastrutture interagiscono con l'ecosistema circostante e garantire che operino in sicurezza senza danneggiare la fauna selvatica. Tradizionalmente, i ricercatori hanno dovuto esaminare manualmente ore di filmati subacquei, un'attività resa ancora più difficile dalle condizioni torbide, dalle forti correnti e dalla visibilità variabile.
MarineSitu aiuta ricercatori e organizzazioni a monitorare e comprendere gli ambienti subacquei utilizzando telecamere ad alta risoluzione, computer vision, sonar per l'imaging, sensori ambientali e modelli di machine learning. Ad esempio, utilizzando i modelli Ultralytics YOLO, i loro sistemi possono identificare e tracciare la fauna selvatica mentre si sposta intorno alle turbine mareomotrici e ad altre infrastrutture per l'energia marina.
Un monitoraggio marino più intelligente grazie all'innovazione dell'AI#
Fondata nel 2016, MarineSitu è nata dalla ricerca presso il Pacific Marine Energy Center (PMEC) e l'Applied Physics Lab dell'Università di Washington (APL). Oggi collabora con organizzazioni come il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e l'Amministrazione nazionale oceanica e atmosferica degli Stati Uniti.
Attraverso piattaforme come SaltySuite™, MarineSitu integra i propri sistemi hardware realizzati su misura, tra cui telecamere, sonar e idrofoni, con modelli di rilevamento basati sull'AI per monitorare e analizzare ambienti subacquei complessi. In particolare, applicando attività di computer vision come il rilevamento degli oggetti (individuazione e identificazione di singoli animali o oggetti all'interno di un'immagine), la classificazione delle immagini (assegnazione di un'etichetta a un'intera immagine in base al suo contenuto) e il tracciamento degli oggetti (monitoraggio degli oggetti rilevati attraverso fotogrammi consecutivi per analizzarne il movimento), MarineSitu fornisce informazioni in tempo reale a supporto dell'energia marina, della pesca e della ricerca ambientale.
Perché il monitoraggio subacqueo è più difficile di quanto sembri#
Monitorare gli ambienti marini è molto più difficile che osservare le condizioni sulla terraferma. La visibilità può ridursi senza preavviso, le forti correnti spostano le apparecchiature e la crescita di organismi marini può rapidamente oscurare telecamere e sensori. Le condizioni possono cambiare di ora in ora, rendendo difficile raccogliere dati in modo coerente.
Per ricercatori e operatori energetici, questo crea un importante collo di bottiglia. I progetti possono generare centinaia di terabyte di dati video, sonar e acustici, rendendo la revisione manuale lenta e impraticabile.
I siti oceanici remoti presentano ulteriori difficoltà, come una larghezza di banda limitata, che rende difficile inviare file video di grandi dimensioni al cloud. Questo aumenta i costi operativi e introduce problemi di sicurezza dei dati.
Per risolvere queste difficoltà, MarineSitu utilizza un approccio di edge AI che elabora i dati direttamente sull'hardware subacqueo invece di affidarsi ai trasferimenti verso il cloud. Ciò consente il rilevamento in tempo reale della fauna selvatica e degli eventi ambientali, riduce la quantità di dati che i ricercatori devono esaminare e mantiene affidabile il monitoraggio anche in condizioni oceaniche imprevedibili e con larghezza di banda ridotta.
Rilevamento subacqueo in tempo reale con i modelli Ultralytics YOLO#
MarineSitu installa i propri sistemi di monitoraggio intorno a infrastrutture subacquee impegnative, tra cui turbine mareomotrici, porti, installazioni di ricerca e osservatori ambientali a lungo termine, per acquisire il modo in cui la vita marina interagisce con queste strutture. Il suo Adaptable Monitoring Package (AMP) integra telecamere ottiche ad alta risoluzione, sonar per l'imaging, idrofoni, illuminazione a LED e sistemi antivegetativi che mantengono puliti obiettivi e sensori per mesi.
Per interpretare il flusso continuo di dati multimodali, MarineSitu utilizza modelli Ultralytics YOLO addestrati su misura per analizzare i filmati in tempo reale. Questi modelli rilevano e tracciano le specie marine mentre si muovono in aree come il campo d'influenza di una turbina, segnalando automaticamente gli eventi importanti e allineandoli con le registrazioni sonar e acustiche associate.
Ad esempio, quando una medusa si avvicina alla turbina, la segmentazione delle istanze supportata da modelli Ultralytics YOLO come Ultralytics YOLOv8 e Ultralytics YOLO11 può catturarne il contorno completo nell'immagine. In questo modo, le interazioni con la fauna selvatica vengono acquisite con tutti i dettagli del contesto, invece di perdersi in ore di filmati privi di eventi significativi.
Fig. 1. Un esempio dell'utilizzo dei modelli Ultralytics YOLO per rilevare e segmentare le meduse.
Perché scegliere i modelli Ultralytics YOLO?#
I modelli Ultralytics YOLO offrono a MarineSitu la velocità e la precisione necessarie per il rilevamento in tempo reale in ambienti subacquei complessi. Modelli come YOLOv8 e YOLO11 funzionano in modo efficiente sui loro sistemi edge e possono essere esportati in formati come TensorRT.
MarineSitu e il monitoraggio con Ultralytics YOLO raggiungono il 96% di disponibilità#
L'utilizzo dei modelli Ultralytics YOLO da parte di MarineSitu ha consentito un monitoraggio affidabile della fauna selvatica in tempo reale durante implementazioni a lungo termine in condizioni oceaniche difficili.
Durante un'implementazione di 141 giorni nel Pacifico nord-occidentale, l'Adaptable Monitoring Package di MarineSitu, o AMP, ha mantenuto una disponibilità superiore al 96% nonostante le forti correnti, la scarsa visibilità e la costante pressione della biofouling. I sistemi antivegetativi hanno mantenuto liberi per tutto il periodo gli alloggiamenti delle telecamere, le luci e i sonar per l'imaging, garantendo dati costanti e di alta qualità.
Con YOLO in esecuzione continua sul sistema, i ricercatori potevano seguire foche, pesci e altre specie mentre si spostavano intorno alla turbina. Il rilevamento automatico degli oggetti e il filtraggio degli eventi hanno ridotto drasticamente il tempo dedicato alla revisione manuale. Secondo i ricercatori di PNNL e UW-APL, la revisione degli eventi segnalati da YOLO richiedeva spesso solo una o due ore al giorno, rispetto al lungo processo di analisi di filmati non filtrati.
Fig. 2. Rilevamento di una foca utilizzando un modello Ultralytics YOLO.
Combinando hardware resistente, rilevamento multimodale e computer vision in tempo reale, MarineSitu ha fornito una visione completa e contestualizzata delle interazioni con la fauna selvatica, qualcosa che sarebbe stato estremamente difficile da ottenere affidandosi soltanto alla revisione manuale. Questo livello di affidabilità ed efficienza contribuisce ad accelerare le valutazioni ambientali per i progetti di energia mareomotrice e ad aumentare gli standard dei sistemi di monitoraggio marino.
Ampliare l'intelligenza marina in tempo reale#
MarineSitu continua ad ampliare le proprie capacità di computer vision in tempo reale in un'ampia gamma di ambienti subacquei. Oltre alle turbine mareomotrici, i suoi sistemi basati su Ultralytics YOLO vengono utilizzati per monitorare la fauna selvatica nei porti, supportare la ricerca sulle barriere coralline, osservare il comportamento dei pesci intorno alle installazioni scientifiche e raccogliere dati ambientali a lungo termine in siti oceanici remoti.
Con i modelli YOLO al centro della pipeline di rilevamento, MarineSitu si concentra sul miglioramento del riconoscimento delle specie, sul potenziamento dell'elaborazione edge basata sull'AI e sull'introduzione del monitoraggio automatizzato in più luoghi dove i metodi convenzionali sono difficili o costosi. L'obiettivo è rendere il monitoraggio subacqueo più efficiente e accessibile, offrendo ai ricercatori informazioni più chiare e rapide su come gli ecosistemi marini interagiscono con le attività umane.
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