El aleteo de los insectos ayudará a cuantificar la biodiversidad


Las poblaciones de insectos están cayendo en picado en todo el mundo, con importantes consecuencias para nuestros ecosistemas y sin que sepamos muy bien por qué. 


por la Universidad de Copenhague


Un nuevo método de IA de la Universidad de Copenhague está configurado para ayudar a monitorear y catalogar la biodiversidad de insectos, lo que hasta ahora ha sido todo un desafío.

Los insectos son vitales como polinizadores de plantas, como fuente de alimento para una amplia variedad de animales y como descomponedores de material muerto en la naturaleza. Pero en las últimas décadas, han estado luchando. Se estima que el 40 por ciento de las especies de insectos están en declive y un tercio de ellas están en peligro de extinción.

Por lo tanto, es más importante que nunca monitorear la biodiversidad de insectos, para comprender su disminución y, con suerte, ayudarlos. Hasta ahora, esta tarea ha sido difícil y requiere muchos recursos. En parte, esto se debe al hecho de que los insectos son pequeños y muy dinámicos. Además, los investigadores científicos y las agencias públicas necesitan instalar trampas, capturar insectos y estudiarlos bajo el microscopio.

Para superar estos obstáculos, los investigadores de la Universidad de Copenhague han desarrollado un método que utiliza los datos obtenidos de un sensor infrarrojo para reconocer y detectar los aleteos de insectos individuales. El método de IA se basa en el aprendizaje automático no supervisado, donde los algoritmos pueden agrupar insectos que pertenecen a la misma especie sin intervención humana. Los resultados de este método podrían proporcionar información sobre la diversidad de especies de insectos en un espacio natural sin que nadie necesite atrapar y contar las criaturas a mano.

«Nuestro método hace que sea mucho más fácil hacer un seguimiento de cómo evolucionan las poblaciones de insectos. Ha habido una gran pérdida de biomasa de insectos en los últimos años. Pero hasta que sepamos exactamente por qué los insectos están en declive, es difícil desarrollar las soluciones adecuadas». Aquí es donde nuestro método puede aportar nuevos e importantes conocimientos”, afirma Ph.D. estudiante Klas Rydhmer del Departamento de Geociencias y Gestión de Recursos Naturales de la Facultad de Ciencias de la UCPH, quien ayudó a desarrollar el método.

inteligencia artificial avanzada

Los investigadores ya han desarrollado un algoritmo que identifica plagas en campos agrícolas. Pero en lugar de identificar insectos como plagas, los investigadores han podido desarrollar este nuevo algoritmo para identificar y contar varias poblaciones de insectos en la naturaleza en función de las mediciones obtenidas del sensor.

«El sensor es un poco como las cámaras de vigilancia de la vida silvestre que se usan para monitorear los movimientos de los animales más grandes en la naturaleza. Pero en lugar de tomar una foto, el sensor mide los insectos que han volado hacia la fuente de luz. El algoritmo luego usa el aleteo del insecto para identificarlos en diferentes grupos», explica el profesor asistente Raghavendra Selvan del Departamento de Ciencias de la Computación, quien dirigió el desarrollo de la inteligencia artificial utilizada en el sensor.

El algoritmo distingue a los insectos por sus siluetas cuando sus alas están desplegadas, ya que es solo entonces cuando sus diferencias físicas se vuelven más evidentes. Luego compara las siluetas de diferentes grabaciones de insectos y coloca siluetas similares en el mismo grupo que luego se puede usar para determinar el insecto que probablemente voló a través del haz de luz.

Prototipo que se lanzará en primavera

Cuando los insectos emerjan con toda su fuerza en la primavera, los científicos utilizarán el prototipo inicial para aventurarse en la naturaleza y recopilar datos del mundo real.

Hasta ahora, los investigadores han probado el algoritmo y la inteligencia artificial utilizando una gran base de datos de imágenes de grabaciones de insectos obtenidas en condiciones controladas y algunos datos del mundo real, donde los resultados han sido prometedores.

«Probaremos el sensor en diferentes paisajes, incluidos brezales, bosques y áreas agrícolas, para ver cómo funciona en el mundo real. Pero también, para alimentar el algoritmo con más datos, para que pueda ser aún más preciso», dice. Raghavendra Selvan.

Según los investigadores, su invento hace posible monitorear muchas áreas geográficas más a fondo de lo que ha sido posible en el pasado. Al mismo tiempo, la invención hace que sea menos intensivo en recursos vigilar a los insectos, que constituyen el 80 por ciento de todas las especies de animales terrestres.

«Hoy en día, es imposible permitirse el tipo de monitoreo necesario para obtener una visión más precisa de cómo están nuestros insectos. Este sensor solo necesita humanos para colocarlo en la naturaleza. Una vez allí, comienza a recopilar datos sobre las poblaciones locales de insectos . ”, concluye Klas Rydhmer.

Hechos

  • Los insectos son el grupo más grande y diverso de especies animales descritas en la Tierra. Constituyen alrededor del 80% de todas las especies de animales terrestres del planeta.
  • Es la primera vez que este método de inteligencia artificial, conocido como Variational Auto Encoder (VAE), se utiliza para hacer un inventario de la biodiversidad de insectos.
  • Usando una señal óptica de un sensor infrarrojo, el algoritmo puede decodificar insectos que vuelan a través de un haz de luz.


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