Il progetto mira a valutare e mitigare l’impatto delle attività umane sugli ecosistemi marini, con un’attenzione particolare all’inquinamento acustico.
Grazie a intelligenza artificiale, sensori acustici e osservatori multiparametrici, sviluppa strumenti innovativi per analizzare in tempo reale la biodiversità del Mediterraneo e trasformare i dati raccolti in conoscenza utile per la conservazione.
Un ecosistema di ricerca tra fisica, biologia, ingegneria e IA
Partito a luglio 2024 con tre siti pilota, porto di Catania, Stretto di Messina e Area Marina Protetta del Plemmirio a Siracusa, il progetto è finanziato dai fondi del Pnrr nell’ambito del National Biodiversity Future Center di Palermo, ed è realizzato dal Centro Siciliano di Fisica Nucleare e di Struttura della Materia insieme alle Università di Catania e Mediterranea di Reggio Calabria, oltre all’azienda Nadir Byte di Messina.
Il progetto riunisce fisici, biologi, geologi, ingegneri, informatici e data scientist con un obiettivo comune: sviluppare strumenti intelligenti, non invasivi e altamente innovativi per il monitoraggio sottomarino.
VONGOLA terminerà il 31 ottobre 2025 e ha già raggiunto traguardi significativi che pongono le basi per un nuovo standard nel monitoraggio sottomarino, dimostrando come l’unione tra ricerca e tecnologia possa offrire risposte concrete alla sfida della conservazione della biodiversità.
Tra i risultati più significativi, VONGOLA ha messo in campo una rete di sensori e stazioni sperimentali in aree strategiche lungo la dorsale jonica.
Al porto di Catania è stato installato il primo DAS (Distributed Acoustic Sensor) in Europa a fini ambientali. Si tratta di un prototipo di riflettometro ottico, connesso a un cavo elettro-ottico sottomarino dell’INFN e sviluppato da Alcatel Submarine Network.
Il DAS, posato a circa 2100 metri di profondità, funziona come una rete di migliaia di “microfoni” che, grazie a una tecnologia laser avanzata, rilevano e distinguono suoni marini in tempo reale, come il passaggio delle navi o le vocalizzazioni dei cetacei.
Dati, AI e nuove prospettive per la conservazione marina
Cuore dell’innovazione tecnologica del progetto Vongola sono gli algoritmi di intelligenza artificiale e le tecniche di computer vision, ‘allenati’ per riconoscere e classificare i dati raccolti. L’enorme mole di dati acustici e visivi raccolti viene analizzata in tempo reale e identificati con una risoluzione mai vista prima e supportano in modo efficiente operazioni fondamentali come il riconoscimento e la classificazione di suoni, distinguendone le fonti di provenienza, e il conteggio automatico della fauna marina.
Un’innovazione efficiente e poco invasiva che potrà incidere concretamente sull’evoluzione delle azioni di conservazione e tutela degli ecosistemi sottomarini.
L’intelligenza artificiale per il monitoraggio video e la classificazione dei pesci
Una delle soluzioni tecnologiche più innovative sviluppate dal progetto Vongola riguarda l’uso dell’ intelligenza artificiale per il conteggio e la classificazione automatica dei pesci nei video subacquei acquisiti tramite sistemi BRUVs (Baited Remote Underwater Videos).
Il monitoraggio dei popolamenti ittici, infatti, è un’attività fondamentale per comprendere la biodiversità marina e valutare la salute degli ecosistemi: tuttavia, l’analisi manuale dei video è lunga e complessa.
Un risultato di particolare rilievo è la creazione di una pipeline “training-free”, che sfrutta i più recenti e potenti modelli di intelligenza artificiale per riconoscere le specie ittiche senza la necessità di dataset annotati o di lunghi processi di addestramento. Questo approccio innovativo consente di affrontare le condizioni difficili tipiche degli ambienti subacquei, come scarsa illuminazione e sfondi complessi, aprendo nuove prospettive per il monitoraggio della fauna marina.
Accanto alla ricerca metodologica, il team coordinato dal professore Concetto Spampinato dell’Università degli studi di Catania ha realizzato anche una piattaforma web interattiva, pensata per biologi marini e ricercatori, che permette di caricare video, visualizzare automaticamente i fotogrammi contenenti organismi marini e aggiungere annotazioni e commenti.
Il lavoro è stato descritto nella pubblicazione Training-free fish species population monitoring in unconstrained underwater videos (2025) e rappresenta un passo avanti significativo verso strumenti di monitoraggio marino intelligenti, efficienti e poco invasivi.
Il team di lavoro e il supporto a ricercatrici, ricercatori e tecnici
Una delle caratteristiche principale di VONGOLA è la multidisciplinarietà, che si riflette anche nella composizione del consorzio di centri di ricerca, università e start up che ha promosso il progetto.
Il team di lavoro è composto da oltre 30 ricercatrici, ricercatori e collaboratori tecnici e amministrativi, con un buon equilibrio di genere.
Il progetto ha supportato inoltre lo sviluppo professionale dei giovani talenti, includendo 2 ricercatori under 36 tra i membri attivi del team e promosso 8 borse e contratti di ricerca e supporto tecnico, a supporto delle diverse linee di progetto seguite e sviluppate dai diversi partner:
- 3 borse di ricerca presso l’Università deli studi di Catania (Unict)
- 3 borse di ricerca e contratti di collaborazione presso il CSFNSM, tra cui una borsa di ricerca internazionale e 2 contratti per supporto tecnico nei settori elettronico-informatico
- 2 borse di ricerca presso l’Università degli studi Mediterranea di Reggio Calabria
Tre osservatori per ascoltare e vedere il Mar Mediterraneo in tempo reale
Il progetto VONGOLA trasforma i fondali della dorsale jonica in un laboratorio unico nel suo genere, dove tecnologia, ricerca e tutela dell’ambiente si incontrano. Tre installazioni in altrettanti luoghi strategici costituiscono la struttura portante del sistema di monitoraggio sottomarino dedicato all’analisi del paesaggio sonoro, della fauna ittica e della biodiversità del mar Mediterraneo.
Tre sono i luoghi in cui sono stati collocati gli osservatori del progetto, ciascuno con caratteristiche diverse: il porto di Catania, lo Stretto di Messina e l’Area Marina Protetta del Plemmirio, nel Golfo di Siracusa.
Porto di Catania: il primo DAS ambientale d’Europa
Nel porto di Catania è stato installato il primo Distributed Acoustic Sensor (DAS) europeo a fini ambientali.
Il sistema, collegato a un cavo elettro-ottico sottomarino dell’INFN – Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e sviluppato con Alcatel Submarine Network, utilizza la fibra ottica come una rete di migliaia di “microfoni” in grado di rilevare vibrazioni e suoni fino a oltre 2.000 metri di profondità.
Grazie a questa tecnologia, è possibile monitorare in tempo reale le attività marine — dal traffico navale alle vocalizzazioni dei cetacei — e raccogliere dati preziosi per la tutela degli ecosistemi.
Stretto di Messina: l’osservatorio cablato NOEL
Nel cuore dello Stretto di Messina è operativo NOEL, il primo osservatorio multiparametrico cablato della zona.
Dotato di idrofono, telecamera e sensori ambientali, NOEL consente un monitoraggio continuo del rumore sottomarino, del traffico navale e delle condizioni oceanografiche in un’area di grande valore ecologico e geologico, attraversata dai capodogli e caratterizzata da intensi scambi di correnti.
Inoltre qui è stato sviluppato un prototipo di allevamento offshore di mitili, per studiare l’effetto di maree, correnti e onde sulla molluschicoltura.
Plemmirio: un osservatorio in un’Area Marina Protetta
Nel Golfo di Siracusa, all’interno dell’Area Marina Protetta del Plemmirio, è stato installato un recorder autonomo a bassa profondità dotato di telecamera e sensori acustici.
L’osservatorio raccoglie suoni e immagini di un’area interdetta alla navigazione, dove il rumore è generato prevalentemente da specie marine, offrendo un riferimento “pulito” per lo studio del soundscape naturale, ovvero del paesaggio acustico sottomarino.
Grazie a questa rete di osservatori, VONGOLA fornisce dati in tempo reale e ad alta risoluzione sullo stato del mare, creando le basi per una nuova generazione di sistemi di monitoraggio smart.
I risultati raggiunti
I risultati realizzati nel progetto VONGOLA finora sono promettenti e gettano le basi per un’innovazione significativa nel monitoraggio marino e acustico sottomarino. Tra le principali innovazioni sul campo raggiunte:
-Prima rete di monitoraggio acustico lungo la dorsale Jonica: una rete di tre osservatori posizionati nello Stretto di Messina, al porto di Catania e nel golfo di Siracusa e attivi per il monitoraggio in tempo reale di dati.
-Primo sensore DAS (Distributed Acoustic Sensing) nel Mediterraneo: un sistema innovativo che sfrutta circa 40 km di cavi sottomarini a oltre 2000 metri di profondità per captare vibrazioni e onde acustiche, identificarne la provenienza e classificarli.
-Primo idrofono cablato nello Stretto di Messina: uno strumento fondamentale per il monitoraggio acustico continuo in un’area strategica dal punto di vista geologico e ambientale.
-Un prototipo di impianto offshore galleggiante per l’allevamento di mitili: una struttura sperimentale per monitorare come marea, onde e correnti possono influire in questo tipo di coltivazione.
L’evento conclusivo del progetto: conferenza scientifica, attività e incontri con le scuole
Si è iniziato ieri 23 ottobre con una conferenza scientifica, rivolta a partner di progetto, comunità accademica e stakeholder interessati: saranno presentati i risultati finali e le innovazioni tecnologiche sviluppate dal progetto finora e le prospettive future per un monitoraggio sottomarino intelligente e davvero al servizio dell’ambiente. E proseguito con una public lecture divulgativa aperta a tutta la città, insieme al ricercatore e divulgatore Andrea Bonifazi (ARPA Lazio) che condurrà i partecipanti in un viaggio appassionante nei fondali, tra ricerca e conservazione.
