Rede neuronal identifica sons de recifes de coral
Os recifes de coral são um dos ecossistemas mais diversificados do mundo. Apesar de constituírem menos de 1% dos oceanos do mundo, um quarto de todas as espécies marinhas passa uma parte da sua vida num recife. Com tanta vida num só local, os investigadores podem ter dificuldade em compreender claramente que espécies estão presentes e em que número.
No JASA, publicado em nome da Acoustical Society of America pela AIP Publishing, investigadores da Woods Hole Oceanographic Institution combinaram a monitorização acústica com uma rede neural para identificar a atividade dos peixes nos recifes de coral através do som.
Durante anos, os investigadores utilizaram a monitorização acústica passiva para acompanhar a atividade dos recifes de coral. Normalmente, um gravador acústico é colocado debaixo de água, onde passa meses a gravar o áudio de um recife. As ferramentas de processamento de sinais existentes podem ser utilizadas para analisar grandes lotes de dados acústicos de cada vez, mas não podem ser utilizadas para encontrar sons específicos – para isso, os cientistas têm normalmente de analisar todos esses dados manualmente.
“Mas para as pessoas que estão a fazer isso, é um trabalho terrível, para ser honesto”, diz o autor Seth McCammon. “É um trabalho incrivelmente tedioso. É miserável”, acrescenta.
Igualmente importante, este tipo de análise manual é demasiado lento para uma utilização prática. Com muitos dos recifes de coral do mundo ameaçados pelas alterações climáticas e pela atividade humana, a capacidade de identificar e acompanhar rapidamente as alterações nas populações de recifes é crucial para os esforços de conservação.
“São necessários anos para analisar os dados a esse nível com os seres humanos”, afirma McCammon, sublinhando que “a análise dos dados desta forma não é útil à escala.”
Como alternativa, os investigadores treinaram uma rede neural para classificar automaticamente o dilúvio de dados acústicos, analisando as gravações de áudio em tempo real. O seu algoritmo pode igualar a precisão dos peritos humanos na decifração das tendências acústicas num recife, mas pode fazê-lo mais de 25 vezes mais depressa, e poderá mudar a forma como a monitorização e a investigação dos oceanos são conduzidas.
“Agora que já não precisamos de ter um humano no circuito, que outros tipos de dispositivos – para além dos simples gravadores – podemos utilizar?”, afirma McCammon. “Alguns trabalhos que o meu coautor Aran Mooney está a fazer envolvem a integração deste tipo de rede neural num ancoradouro flutuante que transmite atualizações em tempo real das contagens de peixes. Também estamos a trabalhar para colocar a nossa rede neural no nosso veículo subaquático autónomo, o CUREE, para que possa ouvir os peixes e mapear os pontos quentes da atividade biológica”, acrescenta.
Esta tecnologia também tem o potencial de resolver um problema de longa data nos estudos acústicos marinhos: fazer corresponder cada som único a um peixe.
“Para a grande maioria das espécies, ainda não chegámos a um ponto em que possamos dizer com certeza que uma chamada veio de uma determinada espécie de peixe”, sublinha McCammon. “Esse é, pelo menos na minha opinião, o Santo Graal que estamos a procurar. Ao sermos capazes de detetar o chamamento dos peixes em tempo real, podemos começar a construir dispositivos capazes de ouvir automaticamente um chamamento e ver que peixes estão por perto”, conclui.
McCammon espera que esta rede neural venha a proporcionar aos investigadores a capacidade de monitorizar populações de peixes em tempo real, identificar espécies em dificuldades e responder a catástrofes. Esta tecnologia ajudará os conservacionistas a obter uma imagem mais clara da saúde dos recifes de coral, numa época em que os recifes precisam de toda a ajuda possível.