Tudo sobre Inteligência Artificial
Os sons produzidos por golfinhos podem se transformar em uma importante ferramenta para monitorar e proteger a biodiversidade marinha. Pesquisadores do Instituto Oceanográfico (IO) da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveram um algoritmo de inteligência artificial (IA) capaz de identificar seis espécies de golfinhos do Atlântico Sudoeste a partir dos “assobios” emitidos pelos animais.
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O estudo foi publicado na revista Ocean and Coastal Research e representa avanço no monitoramento da biodiversidade marinha. A tecnologia também pode ampliar a capacidade de acompanhar populações de mamíferos aquáticos em regiões de difícil acesso.
Para desenvolver o modelo, os pesquisadores analisaram cerca de 1,8 mil sons de animais registrados no litoral de São Paulo, no Arquipélago de Fernando de Noronha e no estuário de Cananéia, no litoral sul paulista.
Foram analisados sons de golfinhos-comuns (Delphinus delphis), orcas (Orcinus orca), golfinhos-pintados-do-Atlântico (Stenella frontalis), golfinhos-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus), golfinhos-rotadores (Stenella longirostris) e botos-cinza (Sotalia guianensis).
O algoritmo alcançou 55% de precisão na identificação das espécies. Segundo os pesquisadores, o resultado é promissor por representar uma primeira etapa rumo à automatização do reconhecimento acústico desses animais.
A maior taxa de acerto foi registrada para os golfinhos-comuns, com 73,6%, seguidos pelos botos-cinza, com 65%, e pelos golfinhos-pintados-do-Atlântico, com 55%.
Segundo o biólogo Diogo D. Barcellos, primeiro autor do estudo Whistle Characteristics and Species Classification Algorithm for Delphinids in the Southwestern Atlantic Ocean, a precisão pode aumentar com a ampliação da quantidade de amostras e gravações utilizadas no treinamento.
“Quanto mais amostras disponíveis para cada espécie, maior tende a ser a capacidade do sistema de distinguir entre diferentes padrões acústicos”, explicou ao Jornal da USP.
Assobios viram dados para a IA
- A ideia de utilizar IA para identificar espécies de golfinhos por meio de suas vocalizações surgiu a partir de pesquisas sobre a ecologia, a distribuição e os deslocamentos de cetáceos — grupo que inclui golfinhos, botos e baleias — ao longo da costa brasileira;
- Durante cruzeiros oceanográficos, os pesquisadores identificavam visualmente os animais enquanto hidrofones, equipamentos que funcionam como microfones subaquáticos, registravam assobios, cliques de ecolocalização e outras vocalizações;
- Os assobios foram transformados em dados numéricos, como duração e frequência, formando biblioteca acústica que reúne os repertórios sonoros de diferentes espécies;
- O trabalho é particularmente importante porque populações de uma mesma espécie podem desenvolver padrões de vocalização próprios, semelhantes a “sotaques” regionais.
De acordo com Barcellos, essas diferenças podem refletir adaptações a diferentes condições ambientais, como disponibilidade de alimentos, presença de predadores e impactos provocados pela atividade humana. Em algumas regiões, espécies que vivem juntas podem até incorporar sons umas das outras, tornando a identificação acústica mais complexa.
Por esse motivo, o algoritmo precisa ser treinado com gravações obtidas em diferentes regiões. A biblioteca acústica se torna, assim, ferramenta fundamental para aumentar a precisão do monitoramento e ampliar o conhecimento sobre os cetáceos do Atlântico Sudoeste.
Como funciona o algoritmo
Com os dados reunidos na biblioteca acústica, a equipe treinou um modelo de IA baseado no algoritmo Random Forest.
O sistema funciona como um conjunto de “árvores de decisão”. Cada árvore analisa características diferentes das vocalizações, como duração do assobio, frequência, modulação e variação, e utiliza essas informações para classificar a espécie.
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Depois, o algoritmo reúne as respostas de todas as árvores e escolhe a classificação mais frequente. Dessa maneira, o modelo aprende a reconhecer padrões acústicos característicos de cada espécie e consegue identificar os cetáceos automaticamente, apenas a partir dos sons produzidos por eles.
USP criou biblioteca de sons de baleias e golfinhos
O professor Marcos Santos, coordenador do Laboratório de Biologia da Conservação de Mamíferos Aquáticos do Instituto Oceanográfico e segundo autor do artigo, contou que começou a colaborar com pesquisadores dos Estados Unidos depois de ingressar como docente na USP.
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A parceria permitiu a importação de equipamentos especializados e a obtenção de financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) para realizar um estudo pioneiro sobre a acústica de baleias e golfinhos no litoral paulista.
O projeto também resultou na criação de uma biblioteca acústica de cetáceos da costa de São Paulo. Barcellos foi o primeiro pesquisador do laboratório a desenvolver trabalhos acadêmicos nessa área, contribuindo para o avanço do monitoramento acústico da biodiversidade marinha.
Segundo Santos, a bioacústica exerce um papel fundamental no acompanhamento dessas espécies. No futuro, não será necessário utilizar embarcações para monitorar a presença desses mamíferos ao longo da costa: somente a acústica poderá permitir a identificação das espécies e a quantificação dos indivíduos em determinada área. Para que isso seja possível, entretanto, será necessário ampliar a biblioteca acústica já criada.
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“Para isso, porém, precisaremos desenvolver ainda mais a biblioteca acústica que já construímos, com o objetivo de consolidar essa forma de monitoramento, que já é utilizada em alguns países”, afirmou o professor. “Demos o primeiro passo. Se não avançarmos, esse esforço terá sido em vão. Precisamos continuar aplicando os mesmos métodos por pelo menos mais cinco anos”, acrescentou.
Monitoramento pode funcionar continuamente
Uma das principais vantagens do sistema desenvolvido pela USP é a possibilidade de realizar monitoramento contínuo sem interferir no comportamento dos animais.
Diferentemente das observações visuais, que dependem de condições favoráveis de iluminação e clima, sensores acústicos equipados com IA podem funcionar continuamente, inclusive durante a noite ou em águas com baixa visibilidade.
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O acompanhamento constante pode ajudar a identificar áreas importantes para alimentação, reprodução e deslocamento dos cetáceos, além de permitir avaliar como mudanças ambientais e atividades humanas afetam essas populações.
Como golfinhos e baleias ocupam o topo da cadeia alimentar, eles são considerados importantes indicadores da saúde dos ecossistemas marinhos.
Para Barcellos, os resultados demonstram o potencial da IA como ferramenta para monitoramento da fauna marinha, especialmente em regiões do Atlântico Sudoeste, onde ainda existem poucas informações sobre a ocorrência e o comportamento dessas espécies.
Tecnologia pode ajudar na conservação
Segundo o pesquisador, o sistema também poderá auxiliar gestores de Unidades de Conservação, fornecendo informações contínuas sobre a presença das espécies, as áreas utilizadas com maior frequência e a sazonalidade de sua ocorrência.
“Esse monitoramento pode nos ajudar a entender melhor como os cetáceos utilizam o ambiente e gerar informações para apoiar políticas públicas, medidas de conservação e regulamentações destinadas a reduzir os impactos das atividades humanas nos ecossistemas marinhos”, afirmou.
O monitoramento acústico também pode ajudar a avaliar os efeitos da ação humana sobre os animais. Alterações na frequência das vocalizações, na ocupação de determinadas áreas ou no comportamento das espécies podem indicar impactos provocados por tráfego de embarcações, pesca e outras intervenções no ambiente marinho.
Próxima etapa será no litoral norte de São Paulo
A próxima fase da pesquisa será testar o algoritmo em áreas do litoral norte do Estado de São Paulo, incluindo o Canal de São Sebastião e as águas próximas à Ilha Anchieta.
O objetivo é aperfeiçoar o sistema e ampliar sua utilização em programas de monitoramento e conservação da biodiversidade marinha.
Rodrigo Mozelli
Rodrigo Mozelli é jornalista formado pela Universidade Metodista de São Paulo (UMESP) e, atualmente, é redator do Olhar Digital.
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Fonte Original | Notícias – Olhar Digital
