Organizzazioni industriali coinvolte

WATERVIEW fonde competenze in meteorologia, idrologia, modellazione ambientale, computer vision e AI, alla ricerca di nuove soluzioni per risolvere problemi impegnativi.

WaterView combina le sue tecnologie di computer vision all’avanguardia con semplici telecamere, per trasformare ogni telecamera in un sensore multivariabile non dedicato. Un piccolo passo per una telecamera, un grande balzo per ridurre i costi del monitoraggio meteorologico e ambientale granulare e in tempo reale.

Sfida tecnico-scientifica

I modelli di prima generazione si basano su modelli fisici, richiedono la calibrazione del dispositivo e dell’installazione e sono addestrati su un ampio set di dati annotati. Inoltre, questi modelli richiedono un grande sviluppo hardware e software.

WeatherAI vuole sviluppare una seconda generazione di analisi AI, più portabile e scalabile di quella di prima generazione, addestrata su set di dati ottimizzati.

La Soluzione

Le GPU sono state utilizzate per l’addestramento del modello. Per l’incremento delle immagini sono state utilizzate CPU parallele. Gli iperparametri e i set di dati sono stati ottimizzati per 5 modelli.

Per completare il progetto, è stata sviluppata una libreria TensorFlow 2.X per semplificare l’addestramento, l’esportazione e la quantizzazione di modelli di intelligenza artificiale per applicazioni edge (https://github.com/waterviewsrl/swiss-army-keras).

Le pipeline di incremento randomizzato delle immagini, parallelizzate su CPU a nodi, sono state realizzate utilizzando la libreria Albumentations.

Per tenere traccia dell’evoluzione del set di dati utilizzando strumenti di versionamento standard (GIT), è stato adottato il sistema di controllo delle versioni dei dati DVC. Ciò ha favorito l’integrazione delle procedure e degli strumenti di Machine Learning/Data Science nelle pipeline DevOps esistenti.

Business Impact

L’accesso alle risorse HPC ha contribuito allo sviluppo della seconda generazione di analisi meteorologica, basata su tecnologie AI.

Le soluzioni forniscono telemetrie relative alle condizioni meteorologiche attuali (precipitazioni, distanza di visibilità), nonché avvisi relativi a specifiche condizioni di pericolo (inondazioni o neve che si deposita sul manto stradale):

  • RainCAM: rileva la presenza di precipitazioni piovose, in base a tre classi di gravità
  • VisCAM: misura la distanza di visibilità, nell’intervallo da 25 a 1500 metri.
  • FloodCAM: rileva gli eventi di inondazione
  • SnowCAM: rileva la neve che si deposita sul terreno
  • SmoCAM: rileva la presenza di fumo e di fuoco all’interno e all’esterno.

Benefici

  • Test-before-invest. È possibile testare la fattibilità dell’utilizzo dell’IA per sviluppare analisi di monitoraggio meteorologico, prima di acquistare l’hardware.
  • Previsione della qualità dell’aria in un’area urbana con una risoluzione orizzontale di 4 m.
  • Time to market più rapido (3/6 mesi)
  • Supporto e tutoraggio forniti dal personale di EuroCC/CINECA

Images Courtesy: Waterview