Progetto HybrInt: l’intelligenza artificiale contro lo stress idrico
Il progetto HybrInt utilizza telecamere iperspettrali e termiche per quantificare lo stress idrico nelle barbabietole da zucchero
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In questa torrida estate, in Germania non solo sono stati battuti record di temperatura in molte località, ma è stato anche emanato un divieto di irrigazione a causa della scarsità d’acqua. La conseguenza: molti giardini e aree verdi ricordano un paesaggio steppico, mentre gli agricoltori lamentano perdite di raccolto. Come possiamo risparmiare acqua e allo stesso tempo continuare a produrre piante sane per l’alimentazione? È proprio questa la domanda su cui si concentra un progetto di ricerca dell’Università di Osnabrück: attraverso un monitoraggio supportato dall’intelligenza artificiale, gli scienziati vogliono scoprire in che modo le piante manifestano in modo misurabile lo stress idrico e come si possa realizzare una gestione intelligente dell’acqua.
«Guardiamo le piante mentre muoiono», sintetizza Piper Powell parlando del suo lavoro di ricerca, e ride. In realtà, la ventottenne ha ben poco a che fare con la botanica: è un’informatica e fa parte del team HybrInt. HybrInt è un progetto congiunto dell’Università di Osnabrück e dell’Università di Hannover, finanziato dal Ministero della Scienza e della Cultura della Bassa Sassonia con circa tre milioni di euro. Inoltre, HybrInt è sostenuto dalla collaborazione con il Centro tedesco di ricerca sull’intelligenza artificiale (DFKI) di Osnabrück, tra l’altro grazie alla presenza di un maestro giardiniere che si occupa della cura delle piante.
L’obiettivo del progetto è sviluppare metodi di intelligenza artificiale che uniscano i punti di forza dell’intelligenza umana, come la creatività o l’intuizione, all’intelligenza artificiale, ad esempio l’elaborazione di grandi quantità di dati. La gestione intelligente delle risorse idriche è un sottoprogetto di HybrInt.
In una serra a tunnel situata nella tenuta di Arenshorst, nel comune di Bohmte, ADA si muove lungo i suoi percorsi. ADA è l’acronimo di «Agricultural Data Acquisition Robot» ed è stato sviluppato nel 2025 da un team dell’Università e del DFKI. Il robot montato su tavolo è in grado di acquisire migliaia di immagini all’ora grazie alle sue telecamere RGB, iperspettrali, di profondità e termiche. In questo modo, per ogni esperimento possono essere generati automaticamente volumi di dati dell’ordine dei terabyte.
Attualmente ADA raccoglie dati sulle piante durante la loro crescita e nella successiva fase di stress idrico indotto. «Lasciamo che le piante si secchino in modo controllato e le riprendiamo durante questo processo», spiega il prof. dott. Martin Atzmüller, docente presso l’Istituto di Informatica dell’Università di Osnabrück e direttore del settore di ricerca “Sistemi cooperativi e autonomi” presso il DFKI. I dati verrebbero utilizzati per addestrare nuovi modelli in grado di riconoscere in modo affidabile lo stato attuale di una pianta. «L’obiettivo è impiegare le risorse in modo mirato proprio dove e quando sono più necessarie», afferma Atzmüller.
«Abbiamo anche vissuto qualche momento “zombie”», racconta Piper Powell. La dottoranda e i suoi colleghi Amos Smith e Isaak Ihorst una volta avevano innaffiato delle piantine di barbabietola da zucchero completamente secche. E, guarda un po’: fedeli al motto «chi è dato per morto vive più a lungo», le piante si sarebbero effettivamente riprese. «Quindi non è affatto facile stabilire quando una pianta sia davvero morta, almeno non nel caso delle barbabietole da zucchero», afferma Powell.
La raccolta dati è integrata dai cosiddetti dati «ground truth» relativi allo stress idrico. Questi includono, tra l’altro, misurazioni del contenuto d’acqua nelle foglie attraverso la determinazione dello spessore fogliare e del contenuto idrico relativo. Inoltre, vengono documentate le condizioni di salute delle piante e le infestazioni da parassiti. I dati raccolti vengono poi messi a disposizione tramite OsnaData, la banca dati di ricerca dell’Università di Osnabrück. «Rendendo i dati liberamente accessibili, creiamo una base preziosa per ulteriori lavori scientifici», afferma il Prof. Dr. Joachim Hertzberg dell’Università di Osnabrück. In questo modo, il progetto apre la strada a una gestione intelligente delle risorse idriche per il futuro.
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