DeepCube: Inteligencia Artificial de la Universidad de Valencia en respuesta al cambio climático

La Comisión Europea (CE) ha resuelto financiar el proyecto DeepCube. Está destinado a abordar, mediante Inteligencia Artificial y Teledetección, problemas urgentes por el cambio climático en Europa y el Mediterráneo. Coordinado por el Observatorio Nacional de Atenas, el proyecto parte de un consorcio formado por doce equipos de investigación. Participan diferentes centros públicos y privados europeos, entre ellos el Image Processing Lab (IPL) de la Universitat de València (UV).

Este nuevo proyecto, con relevante participación de la UV, acaba de ser seleccionado por el programa marco europeo H2020. DeepCube proporcionará soluciones ambiciosas a problemas que implican un alto impacto ambiental y social. Desde la detección temprana de sequías, incendios o erupciones volcánicas, hasta la monitorización de migraciones para estudio de sus causas.

Contribuirá a mejorar la comprensión de los procesos que sufre la Tierra en el contexto actual de cambio climático. Los avances en Inteligencia Artificial y web semántica (web 3.0) permitirán a los investigadores explotar el gran volumen de datos de teledetección que desprende el programa Copernicus (CE-ESA) de observación y monitorización de la Tierra.

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Anticipar sequías, olas de calor y medicanes

“El cambio climático genera acumulación e intensificación de extremos climáticos”, comenta María Piles, experta en teledetección y telecomunicaciones de la UV. Según la investigadora, el Mediterráneo es un claro ejemplo de ello. Aquí se dan importantes sequías, olas de calor y la aparición de los llamados medicanes. Se trata de un tipo de ciclón extratropical, parecido al huracán, que se presenta cada vez más virulento.

Los efectos que producen estos cambios son sustanciales. Por un lado, afectan a la agricultura o las vías navegables interiores y, en consecuencia, a la nutrición y al suministro de energía. “Queremos llevar nuevos algoritmos de Inteligencia Artificial y datos de Copernicus a una dimensión práctica para tratar de anticipar sequías y mejorar las medidas de mitigación y adaptación a futuros episodios extremos”, añade la investigadora.

DeepCube utilizará tecnologías TIC avanzadas: Earth System Data Cube, Semantic Cube, la plataforma Hopsworks deep learning y una herramienta de visualización de última generación adaptada para datos vinculados de Copernicus. Extraerán valor del gran volumen de datos del sistema europeo de observación de la Tierra. “La tecnología de Inteligencia Artificial está madura, pero falta un salto decisivo para su puesta en práctica”, señala Jordi Muñoz, investigador en el grupo Image and Signal Processing (ISP) del IPL.

Jordi Muñoz, Gustau Camps-Valls y Maria Piles integran el equipo principal de DeepCube

El objetivo es solucionar los problemas reales que sufre Europa y el Mediterráneo: sequías, migraciones, extremos climáticos o las enormes presiones que estamos ejerciendo sobre un entorno tan vulnerable y que tienen importantes implicaciones socioeconómicas.

Turismo, medio ambiente o ayuda humanitaria

Los algoritmos a desarrollar en DeepCube son, en gran medida, responsabilidad del grupo ISP de la UV. Se extrapolará los algoritmos estándar en varias direcciones como la creación de nuevas redes neuronales versátiles, interpretables y compatibles con todo tipo de datos y procedencias. De todas estas cuestiones llevan varios años desprendiendo resultados a través de diferentes proyectos europeos. Se mostrarán las capacidades en cinco casos reales de estudio en campos que van desde el turismo al medio ambiente o la ayuda humanitaria.

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Un proyecto de alcance internacional

La UE ha decidido financiar con cuatro millones de euros este proyecto H2020 DeepCube. Una candidatura que ha obtenido la mejor puntuación de los 28 subvencionados en esta convocatoria H2020-SPACE-2020, Activity DT-SPACE-25-EO-2020. Así, para llevar a cabo el trabajo se ha establecido un consorcio formado por doce equipos de cinco países. Está presente Grecia, Alemania, Italia, España y Suecia.

Los investigadores pertenecen al Max Planck Institute de Biogeoquímica (Jena, Alemania), la Universidad de Atenas, la Universitat de València, el Observatorio Nacional de Atenas –coordinador del proyecto– y las empresas Logical Clocks, TRE ALTAMIRA y MURMURATION, entre otras. El grupo valenciano desarrollará algoritmos de aprendizaje y comprensión transversales a los distintos casos de estudio.

No es solo una prueba conceptual de lo que se puede conseguir al combinar machine learning y teledetección. “Queremos ir más lejos y poner la Inteligencia Artificial en contexto Europeo”, concluye Gustau Camps-Valls, catedrático de ingeniería electrónica. Es titular de dos becas ERC, una Consolidator y una Synergy grant para el avance de la IA en la observación de la Tierra y el Clima. Buscarán aplicaciones relevantes como la detección de sequías y olas de calor, las migraciones debidas al cambio climático o cómo optimizar procesos y recursos para un crecimiento y turismo sostenible.

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