Drones equipados con IA estudian delfines al borde de la extinción

De tamaño pequeño y con una aleta dorsal distintiva y redondeada, los delfines MÄ ui son uno de los delfines más raros y amenazados en el mar, con una población conocida de solo 54. Décadas de prácticas pesqueras, como la pesca con redes de enmalle frente a la costa oeste de Nueva Zelanda en el Pacífico Sur, han llevado a esta subespecie al borde de la extinción.

Natación de los delfines de Maui.
Foto cortesía de MAUI63.

Ahora, los científicos y los conservacionistas están utilizando una combinación de drones, inteligencia artificial y tecnologías en la nube para aprender más sobre estos raros mamíferos marinos. Dicen que la solución también se puede aplicar para estudiar otras especies que luchan por sobrevivir en los océanos del mundo.

El esfuerzo es parte de una tendencia creciente hacia el uso de IA y otras tecnologías para recopilar y analizar datos de manera más efectiva para la conservación del medio ambiente. Por ejemplo, IA de Microsoft para la Tierraes compañero, Métricas de conservación, combina el aprendizaje automático, la teledetección y la experiencia científica para aumentar la escala y la eficacia de los estudios de vida silvestre. NatureServeotra organización asociada, aprovecha las herramientas Esri ArcGIS y la computación en la nube de Microsoft para generar mapas de hábitat de alta resolución para especies en peligro.

Los científicos y conservacionistas con la grupo sin fines de lucro MAUI63 están utilizando IA y otras herramientas para apoyar la conservación de los delfines MÄ ui, llamados así por el semidiós polinesio, MÄ ui.

El equipo MAUI63 posa con el dron.
Desde la izquierda, Willy Wang, cofundador de MAUI63, Hayley Nessia, piloto, Pete Carscallen, piloto y Tane van der Boon, cofundador de MAUI63, posan después de un vuelo de inspección. Foto cortesía de MAUI63.

Los delfines MÄ ui juegan un papel importante en el tejido ecológico y espiritual de Aotearoa — el nombre maorí de Nueva Zelanda. Habitan en las aguas de la costa oeste de la Isla Norte del país, también conocida como Te Ika-a-MÄ uique se traduce como «el pez de MÄ ui».

Con un peso de 50 kilogramos y una medida de hasta 1,7 metros cuando están completamente desarrollados, los delfines MÄ ui son uno de los miembros más pequeños de la familia de los delfines marinos y se encuentran entre los más escurridizos. Tienen marcas blancas, grises y negras y aletas dorsales redondeadas negras. A diferencia de los rasgos faciales humanos, las marcas no varían entre los animales, lo que significa que las personas no pueden identificarse a simple vista. Las formas convencionales de monitorear y estudiar estos animales de rápido movimiento en el mar han resultado problemáticas y costosas. Los investigadores admiten que se sabe relativamente poco sobre su comportamiento, particularmente en invierno cuando las condiciones climáticas se deterioran.

Ahora, MAUI63 cree que tiene una solución: un dron impulsado por IA que puede encontrar, rastrear e identificar delfines de manera eficiente. El objetivo de su trabajo, según la cofundadora y bióloga marina, la profesora Rochelle Constantine, es «dar certeza». a nuestra incertidumbre.â€

“Actualmente todo lo que sabemos sobre ellos es del verano. No sabemos prácticamente nada sobre ellos en invierno”, dice.

Constantine, junto con el especialista en tecnología e innovación Tane van der Boon y el entusiasta de los drones Willy Wang, formaron MAUI63 en 2018. En ese momento, la población de delfines MÄ ui se estimaba en 63 individuos. Esa cifra se ha reducido desde entonces a 54.

Mientras tomaban unas copas en un pub, Van der Boon, quien es el director ejecutivo del grupo, y Wang tuvieron la idea de aprovechar los drones, el aprendizaje automático y la computación en la nube para estudiar a los delfines. “Me estaba interesando en el aprendizaje informático. — Realmente vi que enseñar a las computadoras a ver es algo asombroso. Todas las cosas que podíamos comenzar a resolver y hacer realmente me intrigaban”, dice.

Las aletas redondeadas de los delfines MÄ ui difieren de las aletas más puntiagudas de otros delfines. Eso significaba que los modelos de visión por computadora existentes no eran aptos para identificar delfines MÄ ui. Entonces, van der Boon pasó «un par de meses de noches y fines de semana» aprendiendo por sí mismo cómo construir un modelo. Luego etiquetó minuciosamente imágenes de delfines MÄ ui de imágenes de Internet para entrenarlo para identificarlos.

Primer plano de la aleta redondeada del delfín de Maui.
Delfines mÄ ui, incluida una cría, nadan frente a la costa de Hamiltons Gap en Auckland, Nueva Zelanda. Foto cortesía de la Universidad de Auckland, Estado de Oregón y el Departamento de Conservación.

Fue el primer reto de muchos. Siguieron cuatro años de desarrollo, pruebas y recaudación de fondos. El equipo también tuvo que obtener calificaciones especializadas para volar su dron de 4,5 metros de envergadura mar adentro. Vieron sus primeros delfines MÄ ui a principios de este año.

“Fue bastante emocionante. Estábamos sentados en la camioneta, el dron estaba a 16 kilómetros de la costa y podíamos ver a la IA detectando delfines mientras hacíamos círculos alrededor de ellos”, dice van der Boon.

El desarrollo se ha visto favorecido por la financiación del plan Cloud and AI Country de Nueva Zelanda, que incluye la financiación de proyectos con un impacto social sostenible, así como el apoyo de Microsoft Philanthropies ANZ. La solución combina una cámara fija de ultra alta definición de 8K y una cámara de cardán Full HD con un modelo de detección de objetos para detectar delfines y un algoritmo de código abierto desarrollado originalmente para el reconocimiento facial. Alojado en Microsoft Azure, recopila datos que se utilizarán para identificar animales individuales por la forma y el tamaño de sus aletas dorsales y cualquier rasguño o marca en ellas.

MAUI63 también está desarrollando una aplicación llamada Sea Spotter, financiada por Microsoft, que utiliza Funciones de Azure para permitir que las personas carguen fotos de avistamientos de MÄ ui y usen un algoritmo de IA para saber qué individuo vieron. Ser capaz de identificar el hábitat del delfín MÄ ui es crucial para comprender cómo protegerlos contra las amenazas, según los conservacionistas. .

Constantine dice que el riesgo de que los delfines MÄ ui sean capturados incidentalmente en las redes de los barcos de pesca ahora es «extremadamente bajo» gracias a un santuario marino que se estableció alrededor de su hábitat conocido en 2008 y se expandió en 2020. No obstante, es posible que extraviarse fuera de estas áreas protegidas. Es por eso que MAUI63 está trabajando en un proyecto de integración con las empresas pesqueras para finalmente notificar a sus tripulaciones los avistamientos realizados por el dron en tiempo real.

Tres delfines de Maui mostrados bajo el agua y etiquetados a partir de imágenes de drones.
MAUI63 utiliza un modelo de visión por computadora de detección de objetos para detectar delfines a partir de las imágenes del dron que se recopilaron como parte de una encuesta. Foto cortesía de MAUI63.

Otra amenaza es la toxoplasmosis, una enfermedad causada por un parásito que vive en las heces de los gatos. Entra en la cadena alimentaria marina a través de la escorrentía de la tierra, lo que provoca mortinatos y la muerte de los mamíferos marinos. “Si comprende dónde se encuentran los delfines con regularidad, puede comenzar a observar las áreas donde la toxoplasmosis podría estar ingresando al agua y tal vez se pueda hacer algo al respecto”, dice van der Boon.

El objetivo de MAUI63 es proporcionar información científicamente sólida a los responsables de la toma de decisiones en materia de conservación. “Solo estamos tratando de recopilar los datos y ponerlos a disposición de cualquiera que los necesite. No estamos aquí para tomar decisiones sobre cómo deben o no deben protegerse. Esa es la clave para nosotros porque todos tienen puntos de vista muy diferentes al respecto”, dice van der Boon. En esta etapa, dice, está lejos de ser seguro que el trabajo de MAUI63 ayude a prevenir la extinción, pero lo que podemos estar de acuerdo es que vale la pena intentarlo.

Los delfines MÄ ui tienen un significado especial para muchos indígenas MÄ ori: se los considera kaitiaki (tutores) que ayudaron a guiar a los waka (canoas) de sus antepasados ​​cuando llegaron por primera vez a Aotearoa hace cientos de años.

La científica ambiental Dra. Aroha Spinks dice que protegerlos es esencial para aumentar la maurio fuerza vital, del medio ambiente. «Desde un punto de vista maorí, que también está respaldado por la ciencia, la salud del medio ambiente afecta la salud y el bienestar de las personas», dice. .

MAUI63 planea poner sus aprendizajes y tecnología a disposición de las personas que trabajan con otras especies marinas, como un proyecto potencial en la Antártida con el Consejo Ambiental de la Unión Europea. Constantine espera que el enfoque de alta tecnología cambie las reglas del juego para otros investigadores como lo ha sido para ella. “Hace una gran diferencia en mi mundo y en las conversaciones que puedo tener, y la información que podemos dar a los gobiernos y al público sobre cómo tomar decisiones de conservación que realmente importan.â€

Imagen de portada: MAUI63 utiliza una combinación de drones, inteligencia artificial y tecnologías en la nube para aprender más sobre los delfines de Maui. Vídeo cortesía de MAUI63.

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