La inteligencia artificial ayuda a los insectos

David Rolnick siempre ha sido un apasionado de los insectos. Cuando era niño, pasaba los veranos observando polillas que atraía a su jardín con luces. Ahora profesor de informática, hace lo mismo, esta vez utilizando inteligencia artificial (IA).

En colaboración con el Insectario de Montreal, lanzó el proyecto Antenna, cuyo objetivo es utilizar la IA para automatizar el seguimiento de insectos en todo el mundo.

Hablamos del colapso de la biodiversidad de los insectos en términos apocalípticos, pero los datos que tenemos para respaldar esta idea son muy limitados.explica el profesor Rolnick, miembro académico senior del Instituto Mila.

Cita, por ejemplo, el efecto parabrisas, un fenómeno observable por la gente común, pero poco medido y con poca precisión. En algunos casos, se descubrió que los insectos desaparecieron porque la gente notó que menos insectos chocaban contra sus parabrisas. Cuando así medimos la biodiversidad, hay un problemasostiene.

Sin embargo, con 1,3 millones de especies conocidas y miles de millones de individuos, contar insectos no es una tarea fácil. Maxim Larrivee, director del Insectario y principal colaborador de David Rolnick en este proyecto, algo sabe al respecto.

Los insectos son muy diversos, muy abundantes y hay pocos expertos que puedan confirmar las identificaciones.

Los métodos tradicionales de censo implican capturar insectos mediante trampas y registrar para cada ejemplar, además de la especie, información sobre la fecha, lugar y método de recolección. Un “trabajo de monje”, según Larrivee, que a menudo provoca la muerte de los insectos.

Un algoritmo para polillas.

Para ofrecer un nuevo método, Antenna se basa en un algoritmo de visión por computadora diseñado por el equipo de David Rolnick, que identifica insectos a partir de fotografías.

El equipo decidió centrarse primero en las polillas. Estos insectos tienen la ventaja de ser atraídos por la luz y ser identificables por los patrones característicos de sus alas, que varían de una especie a otra.

Para fotografiar a los insectos, los científicos utilizan estaciones con cámaras trampa desarrolladas por un equipo de investigadores de Dinamarca. Estas estaciones incluyen una lámpara ultravioleta (UV) para atraer insectos nocturnos, una pantalla blanca para que aterricen y una cámara que toma fotografías cada pocos segundos durante la noche.

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Luego, las fotografías se envían a una computadora central y se analizan. En cada imagen, el algoritmo detecta polillas e identifica la especie de cada individuo dando un porcentaje de certeza de la identificación.

Luego cuenta el número de individuos fotografiados durante la noche. Para evitar el doble conteo, sigue los ejemplares que se mueven en la pantalla a medida que se realizan las fotos.

Ese día, explica el profesor Rolnick, mostrando un ejemplo, el sistema funcionó durante 11 horas. Se han encontrado 8000 insectos particulares y 54 especies.

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Tal cantidad de información redefine los límites de lo que es posible en entomología. Según Maxim Larrivee, una estación situada en Quebec puede observar aproximadamente dos millones de insectos en una temporada, todos identificados, datados y localizados.

¡Este es el número de observaciones que normalmente recogerá un experto a lo largo de toda su carrera!

Me encuentro pensando que sigue siendo ciencia ficción, porque realmente nos permite llegar a escalas de cantidad de información y comprensión de la diversidad que ni siquiera podíamos imaginar en el pasado.añade.

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Diversidad oscura

Las estaciones funcionan con paneles solares y baterías de ciclo profundo. Se trata de un sistema que puede funcionar en los ambientes más secos y húmedos de forma autónoma durante varios meses.explica Maxim Larrivee.

Esta es una oportunidad perfecta para estudiar insectos en áreas de difícil acceso. Por ejemplo, se instalaron cinco estaciones en Nunavik en colaboración con las comunidades locales. Se han instalado más de 150 estaciones en todos los continentes (excepto la Antártida) como parte del proyecto Antena.

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Maxim Larrivee y David Rolnick ayudaron a instalar estaciones en la selva tropical de Barro Colorado en Panamá. Queríamos ver cómo soportarían condiciones extremas de 100% de humedad.explica el señor Larrivee.

Esta experiencia reveló el potencial insospechado de Antenna: el de descubrir nuevas especies. Las estaciones fotografiaron 300 especies nunca antes descritas durante la prueba en Panamá.

Este resultado es “completamente sorprendente” para Larrivee. Me tomó varios meses aceptar que, en un lugar donde los insectos han sido ampliamente estudiados en los últimos 80 años, el 25% de la fauna entomológica de polillas aún es desconocida para la ciencia.

No lo esperábamos en absolutoconfirma David Rolnick.

En todo el planeta se estima que el 90% de las especies de insectos aún están por descubrir. Este grupo de especies a veces se llama diversidad oscuraapodo inspirado en la materia oscura, cuya presencia inferimos sin verla.

Especies en riesgo

Sin embargo, se acaba el tiempo para catalogar esta oscura diversidad. Según las mejores estimaciones, la actual extinción de insectos está ocurriendo a un ritmo 1.000 veces más rápido que las grandes extinciones anteriores.

Tenemos especies que tardaron miles de años en evolucionar, que fueron esculpidas por presiones ambientales y que desaparecerán de este planeta sin que nos demos cuenta.se lamenta Maxim Larrivee.

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Las polillas, en particular, salen perdiendo en esta extinción masiva. [Ils] Se encuentran entre los grupos más ricos en biodiversidad del mundo, subraya David Rolnick. Tenemos 150.000 especies de polillas en el planeta, lo que representa alrededor del 10% de todas las especies conocidas.

Y su colapso tendría consecuencias muy concretas para las poblaciones humanas. Las polillas desempeñan un papel polinizador crucial y son presa de muchas especies de aves.

Creo que la gente no comprende cuánto está cambiando la biodiversidad en su propio jardín y cuánto les afectará, dice el profesor Rolnick. Esto afectará a otros elementos de la biodiversidad: los alimentos que comemos, los productos que compramos derivados de la madera y la agricultura.

Herramientas como Antenna permitirán documentar estas fluctuaciones demográficas en tiempo real con una precisión sin precedentes. También podrían medir cómo nuestras acciones contribuyen a la disminución de la biodiversidad, por ejemplo documentando el impacto de ciertos pesticidas en las poblaciones de insectos.

En este tipo de casos, los datos recogidos por Antenna podrían resultar decisivos. En los próximos años, afirma Larrivee, tendremos acceso a información fiable que podremos compartir con los responsables de la toma de decisiones. Esto cambia completamente nuestra comprensión y, espero, nuestra capacidad para resolver este problema del colapso de la biodiversidad.