Inteligência artificial ajuda a identificar lobos em Yellowstone

No Parque Nacional de Yellowstone, uma rede de gravadores escuta a paisagem de dia e de noite. Os aparelhos captam milhares de uivos de lobos que se propagam pelos vales.

Essas gravações alimentam agora modelos de inteligência artificial concebidos para uma tarefa até hoje inédita: reconhecer cada lobo pela assinatura única da sua voz.

O trabalho é desenvolvido pela Colossal Foundation, o braço sem fins lucrativos da Colossal Biosciences.

A empresa de Dallas é sobretudo conhecida pelos seus projetos de desextinção, entre os quais o do lobo-terrível. A sua equipa de conservação acredita que as tecnologias emergentes podem resolver problemas que os métodos tradicionais ainda não conseguiram ultrapassar.

Escutar uma espécie-chave em Yellowstone

A iniciativa de Yellowstone resulta de uma parceria entre a Colossal Foundation, o Projeto Lobo de Yellowstone, a Yellowstone Forever e a Grizzly Systems.

A equipa instalou 48 unidades de gravação autónomas em vários pontos do parque.

Quatro lobos usam agora coleiras que registam áudio e associam os sons a dados de movimento e localização. Os investigadores confirmaram mais de 7.000 episódios distintos de uivos e utilizaram-nos para treinar os modelos.

Um programa informático desenvolvido à medida analisa o fluxo contínuo de gravações. Identifica uivos individuais e uivos em coro de uma alcateia, podendo também assinalar o som de um tiro.

O sistema agrupa as vocalizações pelas suas impressões acústicas e extrai informações como o tamanho da alcateia e a presença de crias.

O classificador identifica atualmente uivos individuais e em coro com uma precisão superior a 92%.

Um método que começou com as aves

A abordagem nasceu do estudo do canto das aves. Durante gerações, os observadores de aves treinaram o ouvido para reconhecer espécies pelas suas vocalizações, pelo que estas foram um ponto de partida natural.

A Colossal aplicou primeiro a bioacústica a uma ave rara, o pombo-de-bico-de-dente, também conhecido como manumea. Trata-se de um dos parentes vivos mais próximos do dodó.

Segundo a equipa, o modelo alcançou uma precisão de 95% ao distinguir esta ave de todas as outras espécies presentes no seu ecossistema. A aprendizagem foi depois transferida para os lobos.

A mesma abordagem de aprendizagem automática que aprendeu a reconhecer uma ave rara foi adaptada aos lobos-cinzentos.

O próximo desafio é o lobo-vermelho, amplamente considerado o lobo mais ameaçado do mundo.

Dos lobos-cinzentos aos lobos-vermelhos

A Colossal desenvolve um trabalho alargado com lobos-vermelhos e a bioacústica abre uma nova via para os estudar. A equipa quer descobrir se a inteligência artificial consegue distinguir lobos-vermelhos de lobos-cinzentos apenas pelo som.

Além disso, os investigadores esperam reconhecer lobos-vermelhos individualmente e até detetar diferentes graus de ancestralidade num mesmo animal. Aquilo que antes exigia o recurso à genética poderia, assim, tornar-se muito menos invasivo.

Um dia, os investigadores poderão caracterizar um lobo-vermelho pelo seu uivo, em vez de recorrerem a uma amostra de sangue.

As ferramentas bioacústicas poderão também vir a ultrapassar o domínio da investigação e ser usadas na prevenção de conflitos.

Os lobos-cinzentos entram frequentemente em conflito com os seres humanos devido ao gado. Ferramentas capazes de detetar a presença de um lobo perto de um rebanho poderão ajudar os criadores a evitar esse conflito antes de ele acontecer.

Para lá dos animais que uivam

O método não se restringe aos animais que uivam. As baleias e os golfinhos, com os seus cantos subaquáticos e a ecolocalização, estiveram entre os primeiros alvos.

Em princípio, quase todas as espécies que vocalizam poderão ser estudadas desta forma.

Os animais que vocalizam raramente geram conjuntos de dados mais pequenos, o que dificulta o trabalho, mas não o torna impossível.

Os investigadores sugeriram mesmo que os roncos infrassónicos dos elefantes poderiam ser detetados através do solo.

Preparar a próxima geração

A tecnologia depende da capacidade das pessoas que a desenvolvem. Este ano, a Colossal associou-se à organização sem fins lucrativos Conservation Nation para lançar as suas primeiras bolsas de conservação.

A Conservation Nation procura atrair jovens de comunidades sub-representadas para uma área em que a sua presença tem sido frequentemente reduzida.

O programa arrancou com duas posições: uma bolsa de inteligência artificial aplicada à conservação e outra de investigação e estratégia.

A posição de investigação e estratégia atraiu candidatos de universidades de referência. A vaga de inteligência artificial chegou a parceiros no estrangeiro, incluindo o Instituto de Biotecnologia das Maurícias.

Segundo a equipa, as duas posições receberam, em conjunto, mais de 100 candidaturas. Esse número integrou um conjunto muito maior de mais de 1.400 candidatos a todos os estágios da Colossal este ano.

O que distinguiu os bolseiros

Os bolseiros foram selecionados por mais do que as suas competências técnicas. A equipa procurou pessoas que partilhassem a vontade da empresa de tentar aquilo que ninguém tinha feito antes.

Destacaram-se os candidatos que já conheciam os projetos e chegaram com vontade de falar sobre uivos de lobos ou deteção de espécies raras.

O bolseiro de investigação e estratégia, estudante de doutoramento em genómica da conservação, passou uma semana em Dallas. Depois, iniciou um período de quatro meses de trabalho remoto com a equipa de bioinformática.

O bolseiro de inteligência artificial, recrutado através da parceria nas Maurícias, ajudará a lançar um novo projeto de bioacústica sobre o lobo-vermelho e contribuirá para o trabalho sobre o pombo-de-bico-de-dente.

Embora grande parte do trabalho decorra à distância, a equipa leva os bolseiros a Dallas para os integrar no laboratório e os pôr em contacto com mentores.

Um modelo diferente de conservação

Segundo a equipa, os bolseiros partilham uma motivação: querem ajudar a escrever um futuro que ninguém consegue ainda imaginar.

Muitos são, nas palavras da equipa de conservação, «nativos da inteligência artificial», que levam novas ferramentas e formas de trabalho mais rápidas às equipas já estabelecidas. Essa energia enquadra-se na filosofia mais ampla da empresa.

A Colossal apresenta-se não como uma organização que atua diretamente no terreno, mas como uma força de aceleração. Identifica parcerias locais e fornece depois tecnologia e financiamento para fazer avançar o trabalho já em curso.

A abordagem pretende conquistar a confiança das comunidades, uma vez que o trabalho passa por intervenientes locais e grupos de base de cada região.

Uma aposta a longo prazo

Matt James, diretor responsável pelos animais na Colossal, descreve as bolsas como uma aposta a longo prazo, e não como um custo imediato.

Na sua perspetiva, os programas são investimentos, e não despesas: uma verba separada, destinada a produzir benefícios no futuro.

James compara a iniciativa a um programa de desenvolvimento experimental para a conservação. A área tende a pensar em pequena escala, em parte devido ao seu subfinanciamento crónico.

A esperança é trazer imaginação e otimismo e incentivar o pensamento ambicioso que a crise da biodiversidade exige.

«Acreditamos plenamente na conservação convencional, mas também reconhecemos que esta não consegue acompanhar o ritmo de destruição que vemos hoje», afirmou James.

«Não podemos continuar a aplicar medidas convencionais e esperar resultados diferentes.»