Colher dados brutos da floresta e aplicar tecnologias de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina para monitorar a biodiversidade da Floresta Amazônica: esse desafio inspirou, sob a liderança de pesquisadores brasileiros, o trabalho de mais de cem profissionais ao redor do planeta para a competição Xprize Rainforest, focada em biodiversidade.
- A premiação total tem um valor de US$ 10 milhões e metade desse valor vai para o primeiro colocado.
- A equipe brasileira é finalista do concurso e esteve em Manaus (AM), na abertura da final do desafio.
- O objetivo é desenvolver ferramentas que capturem e analisem o maior número possível de dados sobre plantas e animais em uma porção de 100 hectares (ha) da floresta em apenas 48 horas.
Para isso, o time de pesquisadores partiu de tecnologias de sensoriamento remoto, bioacústica e análise de DNA, combinando tudo com algoritmos de IA e diferentes abordagens de aprendizado de máquina.
“A inteligência artificial nos permite grandes oportunidades para detectar padrões que podem passar despercebidos pelo olhar humano, como áreas desmatadas, saúde vegetal e animal das florestas, até mesmo monitorar atividades ilícitas, como extração ilegal de madeira, mineração e caça”, aponta Herbert Lincon, vice-coordenador do grupo de sensoriamento remoto.
As soluções não exigem presença humana dentro das áreas estudadas. Elas são baseadas na mobilização de uma grande base de dados coletados anteriormente, vindos de programas de ciência cidadã, bancos de dados universitários e do conhecimento de populações indígenas.
A coleta das informações em campo é sempre feita usando dispositivos como drones e robôs terrestres.
“Com base nessa lista, produzimos resultados ecológicos e comparativos sobre os diferentes habitats amostrados e insights sobre a diversidade da floresta”, diz Paulo Guilherme Molin, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e Coordenador do grupo de sensoriamento remoto do projeto.
Pela terra, pelo ar e pelo DNA
Em solo, um carrinho-robô foi aparelhado com câmeras, gravadores de som e um perfurador de solo, que atrai a atenção de insetos, por exemplo.
Pelo ar, um drone foi adaptado para mapear as áreas de floresta, e obter imagens em alta definição, sendo inclusive preparado para resistir a intempéries climáticas e chuvas da região.
Em escala microscópica, taxonomistas usam sequenciadores genéticos portáteis, conectados a computadores, trabalhando com o auxílio de softwares para identificar espécies e obter informações do “DNA ambiental”.
De acordo com Simone Dena, pesquisadora do Instituto de Biologia da Unicamp e Coordenadora do grupo de Bioacústica da Equipe Brasileira, os dados obtidos com os gravadores de áudio permitirão identificar as espécies a partir do agrupamento das características acústicas similares.
“Nossas tecnologias ajudam no monitoramento de populações de fauna e, com base nisso, podemos elaborar insights sobre a biodiversidade, ecologia e comportamento de espécies da Floresta Amazônica”, contextualiza.
Fluxo de trabalho intenso
Foi criado um fluxo de trabalho de três dias, com coleta de dados apenas no primeiro. Cada equipe recebe dados coletados por outra, os analisa, repassando-os para a próxima, continuando o fluxo das análises.
Ao final, as espécies são identificadas, inclusive simultaneamente, pelas diversas soluções tecnológicas. Com base nessa lista, são produzidos os resultados ecológicos e comparativos sobre os diferentes habitats observados e insights sobre a diversidade da floresta.
Como resultado, a equipe espera aprimorar um protocolo que traz, de forma comparativa, um paralelo entre áreas conservadas e degradadas ou em conservação. Com isso, indicadores rápidos de biodiversidade poderão ser utilizados por gestores e tomadores de decisão em iniciativas de mitigação e ações de fiscalização.
Segundo os integrantes da equipe brasileira, ao final da competição, a ideia é ampliar a pesquisa e o desenvolvimento também para a Mata Atlântica.
Todos concordaram em usar todo o dinheiro do prêmio para pesquisa em biodiversidade nas florestas tropicais. “Embora o time seja formado por integrantes de diversos países, toda a energia, foco, coordenação e direcionamento é realizado pelos membros nacionais”, destacam os pesquisadores.
Trilha da competição
Nas próximas semanas, as seis equipes finalistas irão demonstrar na prática suas soluções, seguindo as regras da competição, com 24 horas de coletas de dados e 48 horas de processamento e análises.
A equipe brasileira entra em ação ao meio-dia do dia 20 de julho, momento em que será lançado o protocolo de coleta autônoma com as informações dos robôs, drones e sensoriamento remoto, DNA e bioacústica.
“Nossa expectativa é conseguir - nas 48 horas do desafio - pelo menos 500 espécies identificadas utilizando a combinação de soluções, algo que os métodos tradicionais levariam meses para conseguir”.