Pianeta Terra e AWS: applicazioni nel cloud al servizio dell’agricoltura

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Un mondo #FameZero entro il 2030 è possibile”: è questo lo slogan della Giornata Mondiale dell’Alimentazione, celebrata nei giorni scorsi dalla FAO. Istituita per sensibilizzare l’opinione pubblica sul problema della fame nel mondo, si è trattato di un’occasione per guardare al futuro e pianificare interventi a favore di una popolazione mondiale in continua crescita.

Se scegliere uno stile di vita sostenibile è quanto possono mettere in atto i singoli nella quotidianità, molto può essere fatto a livello globale grazie alle nuove tecnologie, specialmente in agricoltura: qui, un approccio innovativo è determinante per sfruttare al meglio le risorse. La nuova frontiera è realizzare modelli di previsione atmosferici e della superficie terrestre basati sui dati e accessibili in tempo reale, che permettano di sapere in anticipo, con buona approssimazione, che un evento sta per accadere e prendere quindi decisioni ponderate e tempestive per prevenire calamità climatiche, migliorare le coltivazioni o preservare e utilizzare al meglio le risorse idriche.

La difficoltà principale di un tale approccio è che questo tipo di modelli risulta estremamente difficile da realizzare quando non ci sono dati in real-time attraverso i quali inizializzare i modelli stessi. Diventa dunque fondamentale l’utilizzo di grandi quantità di dati che, a loro volta, hanno bisogno di enormi capacità di calcolo: è qui che entrano in gioco il cloud processing e il data storage.

Come? Lo spiega Amazon Web Services, con il suo impegno a supporto di realtà nate per sfruttare al meglio i dati di analisi e osservazione terrestre. Fornendo accesso rapido a risorse IT flessibili e a basso costo per effettuare il provisioning delle risorse di elaborazione in base alle esigenze specifiche, AWS mette il cloud a servizio dell’agricoltura globale.

Un esempio è SERVIR, una joint venture nata per iniziativa della NASA e dell’Agenzia americana per lo sviluppo internazionale (USAID), che collabora con i governi e le organizzazioni dei Paesi in via di sviluppo per aiutarli a gestire l’utilizzo delle terre e i rischi legati ai cambiamenti climatici. SERVIR utilizza le informazioni provenienti dai satelliti e dalle tecnologie geospaziali per fornire strumenti, prodotti e servizi utili ad accelerare i processi decisionali in materia di prevenzione ambientale, agricoltura, acqua, ecosistema e utilizzo delle terre.

Con attività in oltre 45 paesi, SERVIR ha già sviluppato oltre 70 strumenti, collaborato con più di 250 istituzioni e formato più di 3.000 mila persone al fine di migliorare le loro capacità di implementazione di progetti a livello locale. Africa, Hindu Kush-Himalaya, Lower Mekong e Mesoamerica sono le aree interessate dai progetti di SERVIR, che includono il monitoraggio e la previsione del gelo in Africa, oltre allo sviluppo di modelli idrologici e di valutazione dell’impatto degli interventi agricoli.

Nei Paesi in cui ospitare tali modelli di previsione su un server locale non rappresenta una strada percorribile, AWS offre una soluzione che richiede unicamente l’accesso a Internet. Una piattaforma di servizi cloud fornisce infatti accesso rapido a risorse IT flessibili e a basso costo, che non richiedono grandi investimenti (economici e di tempo) in infrastruttura hardware.

Per l’applicazione per il monitoraggio e la previsione del gelo, ad esempio, SERVIR utilizza set di dati satellitari per fornire una mappa giornaliera di tutte le aree a rischio. L’applicazione fornisce ogni mattino aggiornamenti sotto forma di link email ai responsabili all’interno del Ministero dell’Agricoltura e del Ministero dell’Acqua e dell’Irrigazione del Kenya, che possono così visualizzare i set di dati attuali e precedenti. Inoltre, con l’uso di diversi colori, le mappe evidenziano dove esistono potenziali aree problematiche, mentre lo sviluppo dell’applicazione prevede la segnalazione con 72 ore di anticipo di possibili eventi di gelo. Sempre in fase di sviluppo, un sistema automatizzato crea mappe online utilizzando i dati più recenti della NASA. I processi e gli strumenti possono inoltre essere modificati e utilizzati in altre aree geografiche, per fornire agli agricoltori tutte le informazioni essenziali per preservare il raccolto.

L’International Rice Research Institute, con sede nelle Filippine, si occupa invece di sviluppare varietà di riso in grado di sopravvivere a siccità, inondazioni, malattie e ad altri eventi potenzialmente distruttivi, con l’obiettivo di ridurre la fame e la malnutrizione facilitando il lavoro degli agricoltori. Dopo aver mappato ben 70.000 sequenze di DNA di differenti tipi di riso, il machine learning di AWS ricava importanti dati su come coltivare il riso al meglio. Tali informazioni vengono poi messe a disposizione degli agricoltori, che possono accedere al servizio tramite uno smartphone, selezionare il loro dialetto, indicare il terreno da coltivare e ricevere quindi indicazioni sul momento migliore per la semina, o su quanto fertilizzante utilizzare in ogni campo. I risultati sono straordinari: con l’aiuto di queste tecnologie digitali, l’utilizzo di fertilizzanti si è ridotto addirittura del 90%, mentre i raccolti sono raddoppiati.

Se andare in aiuto dei Paesi in via di sviluppo è fondamentale per il futuro del Pianeta, è altrettanto importante sfruttare al meglio le risorse anche laddove queste non rappresentano un problema legato alla sopravvivenza. Per questo il cloud di AWS viene scelto dagli Stati Uniti nell’ambito del National Agriculture Imagery Program (NAIP), un programma che acquisisce immagini aeree degli Stati Uniti continentali durante la stagione agricola vegetativa. Disponibili su Amazon S3, le immagini hanno una risoluzione tra i 60 e i 100 centimetri, e vengono raccolte e inviate agli Stati con un aggiornamento annuale che fa parte di un ciclo complessivo di 3 anni.

La salvaguardia del Pianeta si realizza anche tramite un efficace monitoraggio meteorologico: lo sanno bene NEXRAD e MOGREPS, anch’essi basati su AWS. Il Next Generation Weather Radar (NEXRAD) è una rete di 160 siti radar Doppler ad alta risoluzione in grado di rilevare precipitazioni e movimenti atmosferici e di raccogliere dati a intervalli di circa 5 minuti da ciascun sito. NEXRAD permette di prevedere le perturbazioni di grandi dimensioni ed è utilizzata da ricercatori e grandi aziende per studiare e mitigare l’influenza del meteo sulle attività di molti settori, primo fra tutti quello agricolo.

Il Met Office Global and Regional Ensemble Prediction System (MOGREPS), invece, offre previsioni sullo sviluppo di tempeste, venti, pioggia, neve e nebbia che consentono agli agricoltori di pianificare con cura il momento migliore per la semina. Disponibili sia per il Regno Unito, sia a livello globale, i dati risiedono su Amazon S3 e prendono in considerazione dati complessi come latitudine, longitudine, altitudine, temperatura e velocità dei venti.

Gli open data offrono opportunità preziose: quelli disponibili su Pianeta Terra e AWS, ad esempio, possono essere utilizzati liberamente da chiunque voglia accelerare la ricerca scientifica”, spiega Danilo Poccia, Principal Evangelist, Serverless, AWS. “Molti dei nostri clienti si affidano a open data di qualità, esattamente come si affidano al computing, allo storage e agli altri servizi. Il cloud di AWS dà infatti la possibilità a scienziati, ricercatori e startup di raccogliere e analizzare dati su scala planetaria senza doversi preoccupare di larghezza di banda, spazio di archiviazione, memoria o potenza di calcolo.