Il Gemological Institute of America (GIA) ha introdotto la prima lente di ingrandimento di alta qualità per gioiellieri negli anni '30. Abbastanza piccola da poter essere tenuta in una mano, la lente ingrandisce le pietre di 10 volte, consentendo a gioiellieri e gemmologi di ispezionarle per verificarne il colore e la purezza. La lente ha rivoluzionato la gemmologia ed è ancora ampiamente utilizzata.
Lo spirito di scoperta e innovazione continua a guidare il GIA, quindi non sorprende che l'organizzazione abbia abbracciato l'idea dell'intelligenza artificiale (IA) come soluzione ideale per ottimizzare il processo di classificazione dei diamanti. Pritesh Patel, direttore operativo del GIA, spiega: “Nel corso degli anni abbiamo introdotto molti strumenti diversi in questo settore e abbiamo risolto da tempo i problemi legati a taglio, carati e colore. La purezza era l’ultima frontiera e l’intelligenza artificiale la chiave per conquistarla”.
Alta capacità
4 milioni di diamanti analizzati dal GIA ogni anno
Ampio utilizzo dell'intelligenza artificiale
Si prevede che il 70%–80% di tutti i diamanti sarà analizzato con questa soluzione basata sull'IA
Tenendo a mente tutto questo, Patel si è avvicinato a IBM Research® con una visione: riteneva che, con le giuste competenze e la giusta tecnologia, fosse possibile sfruttare la potenza dell'intelligenza artificiale sul cloud per valutare la purezza dei diamanti.
IBM Research ha accettato e le due organizzazioni hanno iniziato a sviluppare una partnership strategica: GIA fornisce le immagini specializzate e i dati di decine di milioni di diamanti esaminati dai suoi esperti; IBM fornisce le funzionalità dell'intelligenza artificiale e la potenza di calcolo. Il risultato di questa partnership è l'approccio IA basato su cloud di GIA per la classificazione dei diamanti.
Valutare la purezza di un diamante è un processo complesso. Utilizzando una lente di ingrandimento, un microscopio o un'immagine, i gemmologi esaminano meticolosamente ogni diamante alla ricerca di inclusioni: minuscole imperfezioni intrappolate nella struttura della pietra. Le inclusioni possono essere minuscole macchie interne o crepe che penetrano nella pietra dalla superficie.
I diamanti senza imperfezioni sono estremamente rari. Meno dello 0,5 % di tutti i diamanti classificati dal GIA nel mondo rientrano in questa categoria. La stragrande maggioranza dei diamanti presenta una o più inclusioni che, nel loro insieme, rendono ogni pietra unica.
Dopo che IBM Research ha sviluppato con successo un proof of concept (POC) che dimostrava che l'intelligenza artificiale poteva effettivamente aiutare ad automatizzare il processo di classificazione dei diamanti, l'IBM Global Cloud Acceleration Team (GCAT) è intervenuto e ha guidato il progetto verso la fase successiva. Il team GCAT ha collaborato con il team Engineering DevOps del GIA per guidare la soluzione dal POC a un ambiente pronto per la produzione con cluster separati per lo sviluppo, il collaudo, la produzione e il disaster recovery.
Oggi la soluzione è in fase di test e si avvia verso la piena produzione. I laboratori del GIA caricano immagini specializzate di ciascun diamante in un database IBM Cloudant® ospitato su IBM Cloud®. Il livello middleware del sistema è costituito da un cluster IBM Cloud Kubernetes Service. Patel afferma: “Abbiamo deciso di utilizzare IBM Kubernetes Services perché ci offre la flessibilità e la potenza di calcolo necessarie per elaborare un volume molto elevato di dati”.
Il cluster del GIA è composto da tre GPU NVIDIA K80, ciascuna delle quali ha un nodo virtuale condiviso e un nodo bare metal in un'architettura serverless. Le GPU NVIDIA sono particolarmente adatte alle esigenze del GIA, grazie alla loro capacità di elaborare rapidamente immagini ad alta risoluzione, che consente di velocizzare l'intero processo. Possono anche ridurre il tempo necessario per convalidare gli algoritmi di intelligenza artificiale.
La nuova soluzione analizza ogni diamante utilizzando due modelli algoritmici personalizzati. Il modello di intelligenza artificiale autoplot crea una rappresentazione visiva delle inclusioni del diamante e il modello di classificazione attribuisce una valutazione complessiva al diamante. Queste informazioni vengono poi inviate ai gemmologi del GIA su un'applicazione per iPad, dove possono valutare l'autoplot e, se necessario, apportare modifiche. Tali modifiche vengono quindi reimmesse nel sistema per effettuare una nuova valutazione e possono essere utilizzate per allenare nuovamente il modello di IA per migliorarne la precisione.
L'obiettivo del GIA di proteggere i consumatori costituisce la forza trainante dietro l'idea dell'innovazione. Ma il GIA aveva un altro obiettivo per il progetto: raggiungere i massimi livelli di sicurezza dei dati per proteggere l'integrità della classificazione dei diamanti. I diamanti sono un bene di alto valore e proteggere il processo di classificazione era di fondamentale importanza. IBM Cloud App ID aiuta a garantire che il caricamento e l'elaborazione delle immagini dei diamanti avvengano attraverso funzionalità di sicurezza avanzate, tra cui autenticazione a più fattori, single sign-on e password definite dall'utente.
"La trasmissione dei dati dalle nostre sedi al cloud è molto sicura", afferma Patel. "L'algoritmo che svolge il lavoro nel cloud deve essere protetto come la formula della Coca-Cola. Tutto ciò che abbiamo costruito nella nostra architettura è stato progettato per garantire la sicurezza e l'integrità dell'intero processo end-to-end".
Le immagini vengono archiviate utilizzando l'IBM Cloud Object Storage, una soluzione di archiviazione conveniente che soddisfa tutti i requisiti del GIA in termini di scalabilità e accessibilità. IBM Cloud Object Storage offre anche la crittografia integrata e l'archiviazione WORM (write once read many) abilitata tramite policy e bloccabile.
Durante tutta la fase preliminare, il team IBM Strategic Embedded Partnerships (ESA) è stato a disposizione per sviluppare una partnership strategica reciprocamente vantaggiosa tra le due aziende. Il team ESA non solo fornisce continuità e supporto dal punto di vista commerciale, ma ha anche contribuito a stabilire la struttura legale e commerciale necessaria a sostenere questo tipo di partnership.
Il GIA classifica milioni di diamanti all'anno. Patel prevede che la nuova soluzione gestirà il 70-80 % di queste valutazioni, che si concentrano principalmente sui diamanti di più piccole dimensioni, consentendo ai valutatori umani di concentrarsi sui casi più complicati, dove una valutazione umana è fondamentale per determinarne la qualità.
Ma arrivare a quel punto richiederà tempo. Al momento, il GIA utilizza la soluzione in 2 dei suoi 11 laboratori, ed esegue in parallelo valutazioni umane e con intelligenza artificiale mentre il team perfeziona gli algoritmi. Alla fine, grazie al continuo sostegno del team GCAT, il GIA ha intenzione di mettere la soluzione a disposizione di tutti i suoi laboratori.
Sebbene la soluzione sia ancora nelle fasi iniziali, Patel intravede diversi importanti vantaggi all’orizzonte. Il primo, dice, è l'efficienza. "Automatizzando i numerosi passaggi che ogni diamante attraversa, miglioreremo significativamente i tempi di consegna per i nostri clienti".
La soluzione rafforzerà inoltre sia la precisione che la ripetibilità. Anche se i valutatori di diamanti umani seguono un corso di formazione con istruzioni rigorose, lavorano entro i limiti dei loro sensi fisici. Quando due valutatori osservano lo stesso diamante, le loro valutazioni potrebbero differire per qualche dettaglio molto piccolo. Con l’intelligenza artificiale, queste lievi differenze saranno praticamente eliminate, contribuendo a garantire un'accurata valutazione dei diamanti al momento del loro ingresso sul mercato.
La reputazione del GIA in termini di integrità e precisione sta aumentando grazie alla nuova soluzione. Proprio come l'introduzione della lente di ingrandimento da gioielliere nel processo di classificazione dei diamanti trasformò l'industria negli anni '30, questo progetto introdurrà un livello completamente nuovo di precisione.
"IBM ha le competenze necessarie in materia di IA e cloud computing per portare a compimento l'intero progetto", afferma Patel. "Ecco perché il GIA ha scelto di lavorare con IBM in questo particolare ambito: siamo entrambi leader nei rispettivi settori ed era imperativo collaborare con IBM per garantire i migliori risultati possibili su questa importantissima iniziativa strategica per il GIA."
Scopri di più (link esterno a ibm.com) con l'intervista di Mark Buntz, CMO del GIA, a Pritesh Patel, COO del GIA, su come questa innovativa collaborazione con IBM avvantaggia i consumatori, i valutatori e tutto il settore.
Tutte le immagini e i video © GIA
Fondato nel 1931, il Gemological Institute of America (link esterno a ibm.com) è un istituto senza scopo di lucro dedicato allo studio e alla valutazione di gemme e perle preziose. Oltre a fornire analisi e valutazioni di prim'ordine, il GIA forma gli aspiranti gemmologi ed è considerato leader mondiale nella ricerca gemmologica. Il GIA ha sede a Carlsbad, in California, e dà lavoro a 2500 gemmologi.
Legale
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Prodotto negli Stati Uniti d'America, marzo 2021.
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