IA e Sicurezza Prodotti ittici

Quanto l’IA può aiutarci a gestire la sicurezza dei prodotti ittici?

Il quesito ha trovato esauriente risposta nell’intervento di Elisabetta Bonerba e Valentina Terio, professori Associati dell’ Università di Bari Dipartimento Medicina Veterinaria, nell’ambito del Workshop “Intelligenza Artificiale e sostenibilità nel futuro della maricoltura”, organizzato a Taranto dalla Fondazione Michelagnoli presso la Cittadella delle Imprese della Camera di Commercio Brindisi-Taranto, per celebrare la Giornata Europea del Mare 2024.

Il tema “Impatto del cambiamento climatico sulla sicurezza dei prodotti ittici: gestione dei rischi e applicazione dell’IA”, dice Elisabetta Bonerba, risponde all’emergenza che il riscaldamento globale pone nell’attuale contesto di minacce agli ecosistemi marini, dove il cambiamento climatico incide per il 16%, amplificando gli effetti di tutte le altre minacce e impattando sulla qualità, quantità e sicurezza dei prodotti ittici.

L’aumento della salinità, le ondate di calore e la carenza di ossigeno generano cambiamenti negli equilibri e nella distribuzione delle specie marine e l’aumento veloce delle temperature espone gli organismi acquatici a problemi che possono essere sanitari anche per l’uomo.

Il cambiamento climatico impatta sull’insieme degli organismi acquatici e sulle acque determinando un cambiamento dei contaminanti che si distribuiscono diversamente sulla colonna d’acqua. I contaminanti si bioaccumulano, si degradano producendo nuovi contaminanti che agiscono in combinazione con i vecchi, determinando un sinergismo nell’effetto di tossicità.

Ai contaminanti noti, come i metalli pesanti, le diossine, gli idrocarburi, si aggiungono contaminanti emergenti come i PFAS, (perfluorinated alkylated substances) che costituiscono sostanze chimiche artificiali ampiamente utilizzate e che si accumulano negli esseri umani e nell'ambiente.

Nei prodotti della pesca si aggiunge a tutto questo l’effetto di biomagnificazione: pesci più grandi che mangiano pesci più piccoli contaminati e quindi i pesci all’apice della catena trofica, che noi consumiamo in grande quantità, sono più contaminati. Questo fa sorgere il grande pericolo della contaminazione in ambito umano.

Elisabetta Bonerba pone l’accento sul modo in cui l’IA può porre rimedio a questo nuovo aspetto dell’inseguire il problema della contaminazione chimica delle acque.
L’IA, dice Bonerba, può essere utilizzata sia per predire la metabolizzazione di questi contaminanti che la loro degradazione nell’ambiente acquatico.

I contaminanti infatti vengono sia biotrasformati che chemiotrasformati e questa trasformazione produce metaboliti nuovi che possono essere monitorati con l’Intelligenza Artificiale. Nei prodotti della pesca questa trasformazione è capace di produrre a partire dai circa 200 metaboliti noti, fino a 1 milione di nuovi metaboliti sconosciuti.

Attraverso l’utilizzo di sensori chimici e ottici si raccolgono e si identificano i contaminanti e dall’analisi dei dati è possibile effettuare con l’IA un monitoraggio continuo nel tempo e spazialmente molto più largo rispetto a quanto si è in grado di fare con postazioni fisse. L’IA opportunamente addestrata è in grado di produrre una categorizzazione della tossicità e identificare i nuovi metaboliti.

Valentina Terio interviene quindi per chiarire come tutto questo si traduce nel processo di allevamento in Maricoltura.
La maricoltura utilizza tecnologie intelligenti di sensori e comunicazione per gestire la produzione utilizzando programmi e applicazioni in Cloud, da remoto.
In maricoltura L’IOT (Internet Of Things) viene utilizzato per ottenere informazioni istantanee e continue su una serie di dati, come lo stato della produzione ittica, lo stato della gabbia, la qualità dell'acqua all'interno e all'esterno delle gabbie, lo stato di alimentazione e lo stato della barca.

Questa mole di dati raccolta da tutti I sensori (Big Data) viene elaborata tramite l’IA per analizzare i dati raccolti e identificare precocemente i potenziali focolai di contaminazione, permettendo un intervento tempestivo per prevenirne la diffusione e per tracciare e identificare la fonte della contaminazione individuando i microrganismi patogeni responsabili.
L’IA concorre a sviluppare modelli predittivi capaci di identificare i fattori di rischio per la contaminazione microbica, implementando misure preventive mirate e ottimizzando i processi di produzione e di controllo della qualità per ridurre il rischio di contaminazione microbica.
Valentina Terio riporta alcuni esempi di Sensori e Intelligenza Artificiale:

• Sensori miniaturizzati che permettono il monitoraggio in continuo e in tempo reale di patogeni e tossine. L’IA ha un ruolo cruciale nell'analisi di vari segnali e nella generazione di algoritmi per il rilevamento precoce e gli avvisi relativi alle infezioni da Vibrio spp. o presenza di alghe tossiche

• Sistemi di Visione Artificiale che permettono l’ ispezione di prodotti alimentari per identificare difetti, patologie e contaminanti. Tipicamente si tratta di DRONI che guidati dall’IA con robotica e tecnologia fotografica consentono navigazione, localizzazione e mappatura efficienti per il monitoraggio e la gestione delle infezioni da Vibrio spp in acquacoltura e monitoraggio di alghe tossiche

• Modelli di apprendimento automatico che permettono la realizzazione di modelli in grado di prevedere la contaminazione microbica. Si tratta di algoritmi di apprendimento automatico che prevedono ad esempio la diffusione del Vibrio spp e alghe tossiche nell'acquacoltura e nelle popolazioni umane, favorendo la rilevazione precoce e misure di controllo proattive

L’intelligenza Artificiale, continua Valentina Terio, viene addestrata per essere in grado di prevedere e anticipare più eventi come carenza di ossigeno disciolto, fioritura di alghe nocive e contaminazione microbica.
O ancora per prevedere e anticipare l’aumento del rischio microbiologico causato dall’aumento della temperatura del mare. Il rischio si traduce in aumento della proliferazione di batteri patogeni, come Vibrio cholerae, responsabile del colera, Vibrio vulnificus, che può causare infezioni gravi, soprattutto in persone con un sistema immunitario compromesso e Vibrio parahaemolyticus responsabile di gastroenteriti.
E infine il rischio microbiologico causato dai cambiamenti nell'ecosistema marino dove l'alterazione degli equilibri ecologici può portare a un aumento di alghe tossiche e ad altri microrganismi nocivi.
Infine altra applicazione dell’IA in Maricoltura è nella trasformazione dei prodotti ittici, dove robot avanzati e tecnologia IA rappresentano una rivoluzione tecnologica.
I robots automatici effettuano il taglio, sfilettamento e il lavaggio con precisione e velocità aumentando di gran lunga la produzione e robot programmati assicurano accuratezza in dimensioni, forma e igiene. Per non parlare della Valutazione automatica della freschezza del pesce.

In conclusione i Benefici dell’IA in maricoltura sono tanti e si traducono in Riduzione dei costi, del consumo di energia, del personale e del carico di lavoro e Aumento del controllo, delle informazioni globali, della sicurezza e del benessere del pesce.