L’IA Potenzia i Modelli di Foreste Urbane

Tree-D Fusion, un sistema di intelligenza artificiale, crea modelli 3D di alberi urbani, predice la crescita, gli impatti ambientali e migliora la gestione della silvicoltura urbana.

Ricercatori del MIT, Google e dell’Università di Purdue hanno presentato “Tree-D Fusion”, un sistema guidato dall’IA che crea dettagliati modelli 3D di alberi urbani utilizzando singole immagini. I risultati sono stati delineati in un articolo recente.

Unendo l’intelligenza artificiale a decenni di scienze forestali, il sistema modella le strutture e i modelli di crescita degli alberi per fornire intuizioni sulla pianificazione forestale urbana.

Il progetto include un vasto database di 600.000 modelli di alberi pronti per la simulazione in tutta l’America del Nord, destinati ad applicazioni come la previsione della crescita degli alberi e il suo impatto sugli ambienti urbani, come riportato in un comunicato stampa del MIT.

Il documento spiega che il sistema si basa su un approccio ibrido per modellare gli alberi. Gli algoritmi di deep learning creano prima un involucro strutturale che rappresenta la forma generale di un albero. Successivamente, i modelli procedurali tradizionali perfezionano questo involucro simulando pattern realistici di rami e foglie basati sul genere dell’albero.

Questa combinazione permette a Tree-D Fusion di prevedere come gli alberi possono crescere sotto diverse condizioni ambientali, incluse variazioni di temperatura e disponibilità di acqua nel sottosuolo.

A differenza dei modelli precedenti, riesce a catturare dettagli tipicamente nascosti, come il retro degli alberi non visibile nelle immagini a livello stradale, e tiene conto della natura dinamica degli alberi mentre interagiscono con il loro ambiente, afferma il comunicato stampa del MIT.

“Stiamo unendo decenni di scienza forestale con le moderne capacità dell’IA,” ha spiegato Sara Beery, assistente professore al MIT e principale ricercatrice al MIT CSAIL, come riportato dal MIT.

“Questo ci consente non solo di identificare gli alberi nelle città, ma anche di prevedere come cresceranno e influenzeranno il loro ambiente nel tempo. Stiamo utilizzando l’IA per rendere le conoscenze forestali esistenti applicabili a contesti urbani più ampi.”

MIT spiega che Tree-D Fusion rappresenta un avanzamento rispetto ai precedenti sforzi di monitoraggio della foresta urbana, che spesso si basavano su osservazioni a livello di quartiere o avevano difficoltà a scalare.

Il sistema utilizza dati di immagini provenienti da strumenti come Google Street View e li integra in modelli predittivi in grado di stimare la crescita futura e identificare potenziali rischi, come i rami che interferiscono con le linee elettriche.

Nonostante i suoi progressi, il sistema si trova ad affrontare delle sfide, in particolare con alberi sovrapposti o “intrecciati” dove i rami degli alberi vicini crescono l’uno nell’altro.

“Ciò che rende questo lavoro entusiasmante è come ci spinge a ripensare le assunzioni fondamentali nella visione artificiale,” ha detto Beery come riportato dal MIT. Le forme dinamiche e costantemente mutevoli degli alberi richiedono nuovi approcci, a differenza di oggetti statici come gli edifici.

I ricercatori stanno già esplorando come Tree-D Fusion può essere scalato a livello globale, con potenziali applicazioni per la silvicoltura urbana e il monitoraggio della biodiversità.

“Il nostro obiettivo è utilizzare le intuizioni guidate dall’IA per sostenere gli ecosistemi naturali, promuovere la sostenibilità e migliorare la pianificazione urbana”, ha dichiarato Jae Joong Lee, uno studente di dottorato presso la Purdue University che ha sviluppato l’algoritmo Tree-D Fusion, come riportato dal MIT.