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La inteligencia artificial se centra en la vida de los insectos

La inteligencia artificial se centra en la vida de los insectos
Cámaras de vigilancia de insectos en una zona remota del este de Groenlandia. Crédito: Toke T. Høye

Los científicos están combinando inteligencia artificial y tecnología informática avanzada con conocimientos biológicos para identificar insectos con una velocidad sobrenatural. 


por la Universidad de Aarhus


Esto abre nuevas posibilidades para describir especies desconocidas y para rastrear la vida de los insectos en el espacio y el tiempo.

Los insectos son el grupo de animales más diverso de la Tierra y solo una pequeña fracción de ellos se ha encontrado y descrito formalmente. De hecho, hay tantas especies que es poco probable descubrirlas todas en un futuro próximo.

Esta enorme diversidad entre los insectos también significa que tienen historias de vida y roles muy diferentes en los ecosistemas.

Por ejemplo, un hoverfly en Groenlandia vive una vida muy diferente a una mántide en la selva brasileña. Pero incluso dentro de cada uno de estos dos grupos, existen numerosas especies, cada una con sus propias características especiales y roles ecológicos.

Para examinar la biología de cada especie y sus interacciones con otras especies, es necesario atrapar, identificar y contar muchos insectos. No hace falta decir que se trata de un proceso que lleva mucho tiempo y que, en gran medida, ha limitado la capacidad de los científicos para comprender cómo los factores externos dan forma a la vida de los insectos.

Un nuevo estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences muestra cómo la tecnología informática avanzada y la inteligencia artificial pueden identificar y contar insectos de manera rápida y eficiente. Es un gran paso adelante para los científicos poder comprender cómo este importante grupo de animales cambia a través del tiempo, por ejemplo, en respuesta a la pérdida de hábitat y al cambio climático.

La inteligencia artificial se centra en la vida de los insectos
Cierre de flor de visita de insectos (hoverfly). Crédito: Hjalte MR Mann

Aprendizaje profundo

«Con la ayuda de la tecnología de cámara avanzada, ahora podemos recopilar millones de fotos en nuestros sitios de campo. Cuando, al mismo tiempo, le enseñamos a la computadora a distinguir las diferentes especies, la computadora puede identificar rápidamente las diferentes especies en las imágenes y cuente cuántos encontró de cada uno de ellos. Es un cambio de juego en comparación con tener una persona con binoculares en el campo o frente al microscopio en el laboratorio que identifica y cuenta manualmente los animales «, explica el científico principal Toke T Høye del Departamento de Biociencia y Centro de Investigación del Ártico de la Universidad de Aarhus, quien dirigió el nuevo estudio. El equipo internacional detrás del estudio incluyó a biólogos, estadísticos e ingenieros mecánicos, eléctricos y de software.

Los métodos descritos en el documento se denominan aprendizaje profundo y son formas de inteligencia artificial que se utilizan principalmente en otras áreas de investigación, como en el desarrollo de automóviles sin conductor. Pero ahora los investigadores han demostrado cómo la tecnología puede ser una alternativa a la laboriosa tarea de observar insectos manualmente en su entorno natural, así como a las tareas de clasificar e identificar muestras de insectos.

«Podemos utilizar el aprendizaje profundo para encontrar la aguja en la pila de heno, por así decirlo, el espécimen de una especie rara o no descrita entre todos los especímenes de especies comunes y extendidas. En el futuro, todo el trabajo trivial puede ser realizado por el ordenador y podemos centrarnos en las tareas más exigentes, como describir nuevas especies, hasta ahora desconocidas para el ordenador, e interpretar la riqueza de nuevos resultados que tendremos ”, explica Toke T. Høye.

Y, de hecho, hay muchas tareas por delante, en lo que respecta a la investigación sobre insectos y otros invertebrados, llamada entomología. Una cosa es la falta de buenas bases de datos para comparar especies desconocidas con las que ya se han descrito, pero también porque una proporción proporcionalmente mayor de investigadores se concentra en especies conocidas como aves y mamíferos. Con el aprendizaje profundo , los investigadores esperan poder avanzar rápidamente en el conocimiento sobre los insectos de manera considerable.

La inteligencia artificial se centra en la vida de los insectos
Trampa automática para polillas con polillas detectadas por visión artificial. Crédito: Toke T. Høye y Kim Bjerge

Son necesarias series de larga duración

Para comprender cómo cambian las poblaciones de insectos a lo largo del tiempo, las observaciones deben realizarse en el mismo lugar y de la misma manera durante mucho tiempo. Es necesario con series de datos largas.

Algunas especies se vuelven más numerosas y otras más raras, pero para comprender los mecanismos que causan estos cambios, es fundamental que se hagan las mismas observaciones año tras año.

Un método sencillo es montar cámaras en la misma ubicación y tomar fotografías de la misma área local. Por ejemplo, las cámaras pueden tomar una foto cada minuto. Esto proporcionará montones de datos, que a lo largo de los años pueden informar sobre cómo responden los insectos a climas más cálidos o a los cambios causados ​​por la gestión de la tierra. Estos datos pueden convertirse en una herramienta importante para garantizar un equilibrio adecuado entre el uso humano y la protección de los recursos naturales.

«Aún quedan desafíos por delante antes de que estos nuevos métodos estén ampliamente disponibles, pero nuestro estudio apunta a una serie de resultados de otras disciplinas de investigación, que pueden ayudar a resolver los desafíos de la entomología. Aquí, una estrecha colaboración interdisciplinaria entre biólogos e ingenieros es fundamental «, dice Høye.


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