El Gemelo Digital del Océano es una reproducción del océano basada en datos recogidos y analizados con el uso de IA, sensores y satélites: permitirá planificar soluciones adecuadas para la protección de los hábitats marinos.
La inteligencia artificial y otras nuevas tecnologías prometen revolucionar nuestra comprensión del océano en los próximos años, pero el elemento crucial son los datos, y hay todo un océano de ellos que recoger y procesar. Viajamos al mar Adriático, y acompañamos a algunos de los muchos científicos que recopilan datos que ayudan a construir el gemelo digital del océano.
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Cerca del castillo de Miramare, en Trieste, unas boyas amarillas brillantes señalizan un observatorio costero que forma parte de la Red de Investigación Ecológica a Largo Plazo de Italia.
Desde 1986, los científicos vuelven cada mes a este lugar para recoger muestras de agua y realizar diversas mediciones, creando una serie de datos científicos a largo plazo que reflejan los cambios del medio ambiente costero a lo largo de los años.
"Estamos realizando análisis químicos, midiendo los niveles de nutrientes, la salinidad, la clorofila y los parámetros biológicos. También recogeremos muestras de fitoplancton y microzooplancton y las analizaremos más tarde en el laboratorio", nos explica Bruno Cataletto, investigador en biología marina en el Instituto Nacional de Oceanografía y Geofísica Aplicada (OGS).
Datos masivos, comunes y accesibles
Los científicos publican los datos recogidos en bases de datos en línea, haciéndolos libremente accesibles a industrias marinas como la pesquera. Algunas de estas bases de datos son bastante completas, e incluso incluyen informes de científicos ciudadanos. La investigadora Valentina Tirelli desarrolló una aplicación gratuita llamada 'avvistAPP', que permite a cualquier persona con un smartphone informar de avistamientos de vida marina, como medusas, delfines, tortugas marinas y especies exóticas como el cangrejo azul:
"Cuando los ciudadanos envían sus observaciones, nosotros las validamos. Esta combinación de datos de los ciudadanos y verificación de los investigadores crea información fiable. Estos datos de libre están disponibles en la base de datos de Biología de EMODNet, de uso gratuito para todos."
EMODnet, la Red Europea de Observación y Datos Marinos, recopila y comparte datos de toda Europa. Pero el tratamiento manual de las muestras, como el recuento del plancton con microscopios, resulta cada vez más difícil. La inteligencia artificial está llamada a acelerar enormemente este proceso, redefiniendo las posibilidades de las bases de datos marinas.
La ventaja de la inteligencia artificial
Del Adriático italiano pasamos a la costa belga del Mar del Norte. En la Estación Marina de Ostende, los investigadores del Instituto Marino de Flandes ya utilizan cámaras digitales y la IA para acelerar la identificación del plancton. Lo que antes llevaba un día entero en el laboratorio, ahora sólo lleva 30 minutos. La ecóloga especializada en plancton, Rune Lagaisse, nos dice más al respecto:
"Tenemos modelos de inteligencia artificial entrenados con nuestras imágenes específicas que han aprendido a reconocer todas estas especies. Así, en cuestión de minutos podemos analizar una muestra y obtener una lista completa de especies, lo que nos ahorra mucho tiempo y dinero."
Y en lugar de muestreos mensuales, ahora los datos marinos pueden recogerse digitalmente las 24 horas del día. Viajamos a bordo del buque de investigación belga Simon Stevin para conocer a los científicos que hacen esto posible con plataformas submarinas autónomas equipadas con diversos sensores.
Klaas Deneudt dirige el proyecto financiado con fondos europeos DTO-BioFlow, que desarrolla normas comunes para introducir todo tipo de datos en las bases de datos masivas del mañana:
"Lo que realmente necesitamos son datos continuos a lo largo del tiempo. Necesitamos tomarle realmente el pulso a los mares y saber qué ocurre en cada minuto."
Una señal remota libera la boya, sacando a la superficie valiosas grabaciones acústicas. Los investigadores recogen estas grabaciones en varios puntos del Mar del Norte belga. Uno de sus usos prácticos es vigilar la presencia de marsopas, pequeños mamíferos marinos que desempeñan un papel crucial como depredadores principales en el ecosistema local.
Estos animales producen sonidos que escapan al oído humano, pero los algoritmos de IA pueden detectarlos en las grabaciones, lo que permite a los investigadores trazar un mapa de sus movimientos a lo largo del año. Estos datos pueden ayudar a industrias ruidosas, como la eólica marina, a planificar sus actividades para minimizar las molestias a las marsopas.
En un futuro próximo, todos estos flujos continuos de datos convergerán en un proyecto pionero: el Gemelo Digital del Océano. Su infraestructura central, desarrollada a través del proyecto EDITO-Infra, financiado por la UE, se dio a conocer recientemente en un evento celebrado en Bruselas.
Una 'réplica digital del océano'
"El Gemelo Digital del océano es una réplica digital del océano dentro de tu ordenador. Es un lugar donde se puede reunir toda la información posible sobre el océano y ponerla a disposición del público en general y de todos los científicos y responsables de la toma de decisiones", nos explica Alain Arnaud, director de Océano Digital, de Mercator Ocean International.
Al integrar diversos tipos de datos, este modelo virtual puede convertirse en una poderosa herramienta para resolver problemas complejos.
Simon van Gennip, de Mercator Ocean International, una organización sin ánimo de lucro (en transición hacia una organización intergubernamental) que codesarrolla el gemelo digital, mostró cómo puede utilizarse para abordar la contaminación por plásticos:
"Desde los años noventa conocemos todas las corrientes del océano a escala mundial y para todos los días. Es un tesoro, porque podemos utilizarlo para desplegar virtualmente partículas donde creemos que entran en el océano desde la costa. Y luego podemos averiguar: '¿dónde se encuentra esta partícula de plástico virtual?, ¿dónde es transportada por las corrientes al día siguiente?' y así sucesivamente."
"Con el tiempo, podemos hacernos una idea de cómo se transporta el plástico en el océano. Y eso es lo que podemos hacer gracias al modelo que no podemos obtener de las observaciones que no tenemos."
Otra aplicación, presentada por Kelli Johnson, del instituto alemán de investigación Hereon, se centra en encontrar las formas más eficaces de restaurar las praderas marinas:
"Lo que estamos estudiando con el Gemelo Digital del Océano es la posibilidad de introducir los datos para simularlo: si los lechos y praderas de hierbas marinas fueran más grandes, si se plantaran, por ejemplo, a ciertas profundidades, para ver el impacto que las praderas de hierbas marinas, por ejemplo, podrían tener en la resistencia costera y en la altura de las olas y la erosión costera. Para nosotros es muy importante poder comprobarlo".
El Gemelo Digital del Océano promete cambiar las reglas del juego para los responsables políticos. Les permitirá modelizar diferentes escenarios de uso del mar y probar sus resultados realistas antes de tomar decisiones. Kestutis Sadauskas, director general adjunto de Asuntos Marítimos y Pesca de la Comisión Europea, subraya su importancia:
"¿Cómo podemos utilizar el océano de forma sostenible? Porque todavía tenemos que pescar, tenemos que producir electricidad a partir de la energía oceánica, tenemos que hacer la navegación, tenemos que tender los cables. Necesitamos disfrutar como turistas allí. Será más barato tomar las decisiones, y tomar decisiones más correctas con menos errores si intentamos modelarlo antes de salir a la vida real."
Desde los sensores submarinos hasta las observaciones por satélite y los informes de los ciudadanos: todos estos datos se fusionarán en el Gemelo Digital.
"Queremos hacer un uso sostenible de este gran recurso que llamamos océano. Sólo podremos hacerlo si colaboramos con los distintos países que rodean los mares, reuniendo todos los datos que tenemos y haciéndolos fácilmente accesibles", dice Klaas Deneudt.
Una vez que esté plenamente operativo, el Gemelo Digital Europeo de los Océanos pondrá a libre disposición una gran cantidad de datos oceánicos, ofreciendo a investigadores, responsables políticos, empresas y ciudadanos una nueva herramienta futurista para beneficiarse del océano de forma sostenible.