Milano, 07 April 2022

Siemens rende possibile la rivoluzione dell'agricoltura subacquea con soluzioni digital twin

Nemo's Garden è una startup focalizzata sulla coltivazione subacquea sostenibile di piante (Image credit: OceanReefGroup 2022)

  • Il gemello digitale della biosfera subacquea sostenibile di Nemo's Garden Xcelerator di Siemens permette al team di replicare e testare il progetto a un ritmo molto accelerato.
  • La trasformazione digitale di facile accesso permette al piccolo team specializzato di trarre vantaggio dai toolset di innovazione di prodotto di classe enterprise.
  • L'algoritmo di apprendimento automatico abilitato da Mindsphere impiegato sui dispositivi informatici Industrial Edge permette il monitoraggio remoto, l'automazione dei processi e si riversa nel design.
Siemens Digital Industries Software ha annunciato oggi che Nemo's Garden, una startup focalizzata sulla coltivazione subacquea sostenibile delle colture, ha implementato il portafoglio Xcelerator di software e servizi di Siemens per abbreviare i suoi cicli di innovazione e muoversi più rapidamente verso l'industrializzazione e la scala.
 
Nemo's Garden è stata fondata nel 2012 da Sergio Gamberini, presidente dell'impresa italiana di attrezzature subacquee Ocean Reef Group, e da suo figlio, Luca Gamberini. Il loro team di ingegneri, subacquei e scienziati ha lavorato per dimostrare la fattibilità di coltivare erbe, frutta e verdura sott'acqua. L'innovazione chiave di Nemo's Garden, una biosfera subacquea, è un tipo unico di serra subacquea, in grado di sfruttare i fattori ambientali positivi dell'oceano - stabilità della temperatura, generazione di acqua per evaporazione, assorbimento di CO2, abbondanza di ossigeno e protezione intrinseca dai parassiti - per creare un ambiente ideale per la coltivazione.
 
Il team non solo ha raccolto con successo una varietà di colture dal suo prototipo di biosfera, ma ha anche scoperto che le piante coltivate in questo ambiente sono nutrizionalmente più ricche di quelle coltivate tradizionalmente. Il prossimo grande ostacolo nel raggiungimento del loro obiettivo era quello di trasformare questo prototipo in una soluzione che potesse essere distribuita a livello globale; tuttavia, non volevano aspettare altri 10 anni per farlo accadere.
 
Gli inverni rigidi, le estati brevi e le limitazioni iniziali del permesso di utilizzo dei fondali marini hanno limitato il Nemo's Garden a un ciclo di crescita all'anno, il che ha significato un solo ciclo di innovazione all'anno. Modifiche al progetto, lunghi test fisici e pesanti processi di monitoraggio manuale durante il ciclo di crescita hanno portato il team del Nemo's Garden a cercare modi per accelerare l'innovazione e scalare l'operazione. Il team si è rivolto a Matteo Cavalleroni di TekSea per avere informazioni su come sfruttare le tecnologie all'avanguardia per raggiungere i loro obiettivi. Dopo la consultazione iniziale, Siemens è stata invitata a partecipare al progetto, sfruttando il portafoglio di software Xcelerator e i suoi servizi per aiutare Nemo's Garden a passare alla fase successiva dello sviluppo e a prepararsi per l'industrializzazione/commoditizzazione.
 
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Grazie all’utilizzo di Xcelerator di Siemens, e di un digital twin, il team di Nemo's Garden è in grado di testare ogni nuova idea senza la necessità di realizzarne una versione fisica, il che consente una rapida iterazione delle modifiche apportate al progetto.
 
"Quando ho visto per la prima volta la tecnologia digital twin di Siemens, sono rimasto ipnotizzato. Nemo's Garden è un sistema unico nel suo genere e dobbiamo adattarci a ogni ambiente in cui deve essere installato. Se si può modellare virtualmente quell'ambiente prima di iniziare, si possono prevedere le sfide e affrontarle nel modo migliore", ha detto Luca Gamberini, co-fondatore di Nemo's Garden. "Abbiamo visto benefici nella comprensione del flusso d'acqua intorno alle forme delle nostre biosfere. Abbiamo una maggiore comprensione dei punti di stress sulla struttura intorno alle biosfere. Abbiamo anche capito come le diverse interazioni della radiazione solare, la temperatura e tutti i fattori fisici, agiscono sulle piante. Tutto grazie alla capacità del gemello digitale di replicare il nostro sistema".
 
È stato costruito un gemello digitale completo della biosfera del Nemo's Garden che comprende non solo la sua evoluzione progettuale utilizzando il software NX™ di Siemens, ma permette anche la simulazione delle condizioni di crescita al suo interno, l'impatto delle attrezzature sullo specchio d'acqua, così come l'intero ambiente in cui sono installate - tutto realizzato utilizzando il software Simcenter™ STAR-CCM+™ di Siemens. Il team di Nemo's Garden non è più limitato dalle condizioni atmosferiche, dalla stagionalità e dalle brevi stagioni di crescita o dalle limitazioni delle immersioni e del monitoraggio. Gli adattamenti delle biosfere possono essere testati nel mondo virtuale, consentendo al team di perfezionare il progetto a una velocità enormemente accelerata.
 
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Siemens Xcelerator is a comprehensive, integrated portfolio of software, services and an application development platform.
 
Monitoraggio dalla riva
IOltre all'ingegneria della biosfera fisica, Nemo's Garden aveva anche bisogno di ottimizzare e scalare i processi di coltivazione, monitoraggio e raccolta delle piante. Per creare un business sostenibile che non si affidasse all'invio di subacquei addestrati per raccogliere dati, è stato creato un approccio completamente digitale e automatizzato che ha attinto alla vasta esperienza di Siemens nello sfruttare il software per automatizzare le pratiche agricole tradizionali.
 
I video esistenti dei cicli di crescita insieme ai dati di riferimento delle operazioni agricole tradizionali delle stesse colture target, in varie fasi di crescita e condizioni di salute, sono stati analizzati utilizzando il servizio MindSphere® di Siemens. Da questo, Siemens è stata in grado di addestrare un algoritmo di apprendimento automatico per monitorare la crescita delle piante e le condizioni ambientali all'interno delle cupole
 
Quando questo algoritmo viene distribuito sui dispositivi informatici Industrial Edge di Siemens in ogni biosfera, le piante possono essere monitorate tramite un cruscotto basato su cloud per tutta la stagione, da qualsiasi luogo e in tempo reale. La prossima stagione, questi dispositivi Industrial Edge saranno collegati agli attuatori - per regolare automaticamente la circolazione dell'aria, l'umidità, l'irrigazione e il dosaggio nutrizionale per tutta la stagione. Questo sarà il fondamento di un servizio agricolo globale, ottimizzato per le operazioni sottomarine e sintonizzato per ciascuno degli oceani del mondo.
 
Attraverso la vera adozione della trasformazione digitale, Nemo's Garden ha preso qualcosa che è iniziato come una sfida a cuor leggero a cena con gli amici e sta trasformando questo concetto unico in una piattaforma di coltivazione sottomarina commercialmente realizzabile che può essere distribuita in modo sostenibile a livello globale. Mentre le biosfere appena progettate non saranno distribuite fino alla prossima stagione di crescita, grazie al gemello digitale completo dell'ambiente di coltivazione il team continua a spingere in avanti con i piani per ottimizzare ulteriormente i suoi progetti e automatizzare i suoi processi per la distribuzione globale.
 
"La digitalizzazione non è solo per le grandi aziende, ma per tutte le aziende. Infatti, i grandi guadagni possono spesso essere realizzati in aziende più piccole o start-up. Il lavoro che facciamo con le startup può amplificare l'impatto che hanno sul mondo, favorendo e accelerando l'innovazione", ha detto Eryn Devola, vicepresidente della sostenibilità, Siemens Digital Industries Software. "È facile entusiasmarsi quando troviamo un team appassionato con una tecnologia incentrata sull'uomo che sta lavorando per nutrire le persone e allo stesso tempo avere un impatto positivo sull'ambiente".

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