Ascoltare la Terra con l’intelligenza artificiale

Dai gas che emergono dal terreno ai movimenti impercettibili del suolo, l’Intelligenza Artificiale è diventata una alleata preziosa per ascoltare e interpretare i segnali nascosti della Terra
di Alessandro Pignatelli
tratto da INGVAMBIENTE 

Quando si parla di Intelligenza Artificiale, molti pensano subito a programmi che scrivono testi, risolvono compiti o generano immagini: strumenti che ormai fanno parte dell’immaginario collettivo e che usiamo sempre più spesso nella vita di tutti i giorni. In altre parole ChatGPT, Gemini, Perplexity, ecc…

Ma l’IA non è solo questo. 

Nella ricerca scientifica viene impiegata in modi molto diversi e spesso meno noti: non per scrivere frasi o disegnare figure, ma per analizzare dati complessi, riconoscere schemi nascosti e aiutare i ricercatori a individuare segnali che da soli farebbero fatica a distinguere. In molti casi gli scienziati sviluppano o adattano direttamente gli algoritmi, cucendoli su misura per i dati che studiano. È così che l’IA diventa un alleato prezioso per la geofisica, dove i fenomeni naturali sono intricati e i dataset prodotti da sensori e satelliti sono enormi.

Un “occhio in più” per osservare la Terra

Ed è proprio qui che torna utile un paragone familiare: se il nostro telefono riesce a riconoscere i volti nelle foto o a tradurre una frase in tempo reale, perché non dovremmo chiedere alla stessa tecnologia di darci una mano a capire i segnali nascosti della Terra? 

Ogni giorno, centinaia di strumenti sparsi in Italia e nel mondo raccolgono quantità enormi di dati: radon che sale dal terreno, onde sismiche che attraversano le rocce, fotografie satellitari che registrano minimi movimenti del suolo. Interpretare tutto questo non è facile. E’ qui che entra in gioco l’Intelligenza Artificiale, che può essere vista come un “occhio in più” che non si stanca mai e che aiuta gli scienziati a distinguere i dettagli significativi dal rumore di fondo.

All’INGV è operativo un gruppo di Data Scientist (specialisti che trasformano dati in conoscenza)  dedicato proprio all’uso e alle applicazioni  delle reti neurali nell’ambito della geofisica. Questo team lavora su diversi fronti di ricerca e applicazione: qui nel seguito riportiamo alcuni esempi concreti.

Il caso del radon

Un esempio concreto è quello del radon, un gas radioattivo naturale che esce dal terreno. Da anni viene studiato perché le sue variazioni, in alcune circostanze, potrebbero precedere terremoti o fenomeni vulcanici. Tuttavia, le sue concentrazioni dipendono anche da molti altri fattori: stagioni, pioggia, temperatura e pressione atmosferica. È un po’ come cercare di capire se un mal di testa dipende da stress, dal tempo o da una malattia più seria. Con metodi statistici avanzati e strumenti di IA è possibile separare meglio le oscillazioni “normali” da quelle che meritano un’attenzione particolare, senza mai perdere di vista che si tratta di segnali complessi e difficili da interpretare. Proprio per questo, ogni passo avanti in questo campo contribuisce a migliorare la nostra capacità di riconoscere e comprendere possibili precursori di eventi sismici e vulcanici.

Sismografi e rumori di fondo

Un’altra sfida riguarda i sismografi, che registrano continuamente il movimento del terreno ma sono spesso disturbati da “rumori” non sismici come vento, traffico o mare in tempesta. Tradizionalmente gli esperti dovevano esaminare grafici complessi per capire se una stazione funzionava correttamente, un compito che richiede tempo ed esperienza. Oggi, grazie alle reti neurali, basta addestrare un sistema con molti esempi di stazioni buone e difettose. Dopo questa fase l’IA è in grado di riconoscerle da sola, individuando rapidamente possibili problemi tecnici e rendendo i dati più affidabili.

Satelliti radar e movimenti del suolo

Anche i satelliti radar, che osservano il suolo con una precisione di pochi millimetri, beneficiano dell’uso dell’IA. Queste immagini permettono di accorgersi se una zona si solleva o si abbassa lentamente, segno di processi come subsidenza, movimenti tettonici o attività vulcanica. Ma i dati sono milioni e analizzarli manualmente è impossibile. Qui l’intelligenza artificiale diventa indispensabile: aiuta a classificare le aree che si muovono in modo simile e a distinguere i fenomeni geologici che richiedono maggiore attenzione.

Dalla ricerca alla vita quotidiana

Può sembrare una ricerca lontana dalla vita di tutti i giorni, ma in realtà riguarda tutti noi. L’IA non sostituisce lo scienziato: lo affianca, liberandolo dai controlli ripetitivi e permettendogli di concentrarsi sui segnali davvero importanti. Dati più puliti e interpretazioni più rapide significano reti di monitoraggio più efficienti, sistemi di allerta più affidabili e, in prospettiva, maggiore sicurezza per i cittadini.

L’intelligenza artificiale non è magia: è uno strumento che ci permette di ascoltare meglio la voce della Terra, nascosta dentro segnali complessi e confusi. Come una lavatrice che semplifica il lavoro, ma richiede comunque attenzione per distinguere i bianchi dai colorati, anche nella scienza serve sempre l’esperienza di chi sa interpretare i dati.