Colossal Foundation usa IA para reconhecer uivos de lobo em Yellowstone

No Parque Nacional de Yellowstone, uma rede de gravadores mantém-se em escuta contínua, de dia e de noite. Estes equipamentos registam milhares de uivos de lobo que ecoam e atravessam os vales.

Essas gravações alimentam agora modelos de inteligência artificial concebidos para um feito inédito: reconhecer lobos individuais através da assinatura única das suas vocalizações.

Este trabalho é liderado pela Colossal Foundation, o braço sem fins lucrativos da Colossal Biosciences.

A empresa de Dallas é mais conhecida pelos seus projectos de desextinção, incluindo o lobo-terrível. Para a equipa de conservação, a tecnologia emergente pode desbloquear soluções onde as abordagens tradicionais não têm sido suficientes.

Ouvir uma espécie-chave

A iniciativa em Yellowstone resulta de uma colaboração entre a Colossal Foundation, o Yellowstone Wolf Project, a Yellowstone Forever e a Grizzly Systems.

No terreno, a equipa instalou 48 unidades autónomas de gravação distribuídas pelo parque.

Entretanto, 4 lobos passaram a usar coleiras com registo de áudio, que combinam som com dados de movimento e de localização. Os investigadores já validaram mais de 7,000 eventos de uivo distintos e utilizaram esse conjunto para treinar os modelos.

Um software desenvolvido à medida analisa o fluxo permanente de áudio, separando uivos individuais e uivos em coro de uma alcateia, e consegue até assinalar o som de um disparo.

O sistema agrupa as vocalizações com base nas suas “impressões digitais” acústicas e retira informação como o tamanho da alcateia e a presença de crias.

Actualmente, o classificador reconhece uivos individuais e uivos em coro com mais de 92% de precisão.

Um método que começou com aves

A base desta abordagem nasceu do canto das aves. Durante gerações, observadores de aves aprenderam a distinguir espécies apenas pelo chamamento, o que tornou as aves um ponto de partida óbvio.

A Colossal aplicou bioacústica pela primeira vez numa ave rara chamada pombo-de-bico-dente, também conhecido por manumea. Trata-se de um dos parentes vivos mais próximos do dodó.

Segundo a equipa, o modelo atingiu 95% de precisão ao diferenciar essa ave específica de todas as outras espécies no seu ecossistema. Essa aprendizagem acabou por transitar para os lobos.

O mesmo método de aprendizagem automática que foi treinado para uma ave rara ajustou-se depois aos lobos-cinzentos.

O próximo limite a explorar é o lobo-vermelho, frequentemente considerado o lobo mais ameaçado do mundo.

De lobos-cinzentos a lobos-vermelhos

A Colossal desenvolve trabalho aprofundado com lobos-vermelhos, e a bioacústica oferece um novo caminho para os estudar. A equipa pretende perceber se a IA consegue distinguir, apenas pelo som, lobos-vermelhos de lobos-cinzentos.

Para lá disso, os investigadores querem chegar à identificação de indivíduos de lobo-vermelho e até de diferentes graus de ancestralidade dentro do mesmo animal. Se resultar, algo que antes exigia genética poderá tornar-se muito menos invasivo.

No futuro, os investigadores poderão caracterizar um lobo-vermelho a partir do seu uivo, em vez de recorrer a uma amostra de sangue.

As ferramentas de bioacústica também podem, com o tempo, sair do âmbito da investigação e passar para a prevenção de conflitos.

Os lobos-cinzentos entram frequentemente em choque com humanos por causa de gado. Soluções que detectem a presença de um lobo perto de um rebanho podem ajudar os criadores a evitar esse conflito antes de acontecer.

Para além de animais que uivam

A técnica não se restringe a animais que uivam. Baleias e golfinhos, com os seus “cânticos” subaquáticos e a ecolocalização, foram um alvo inicial.

Em teoria, quase qualquer espécie que vocalize pode ser estudada desta forma.

Espécies que vocalizam raramente acabam por gerar conjuntos de dados menores, o que torna o trabalho mais exigente, mas não inviável.

Há ainda quem sugira que os sons infrassónicos dos elefantes possam ser detectados através do solo.

Construir a próxima geração

A robustez da tecnologia depende de quem a desenvolve. Este ano, a Colossal juntou-se à organização sem fins lucrativos Conservation Nation para lançar as suas primeiras bolsas de conservação.

A Conservation Nation procura trazer jovens de comunidades sub-representadas para um sector que, historicamente, muitas vezes não os incluiu.

O programa arrancou com duas posições. Uma é uma bolsa de IA para conservação. A outra é uma bolsa de investigação e estratégia.

A vaga de investigação e estratégia atraiu candidatos de universidades de referência. Já a posição de IA chegou a parceiros no estrangeiro, incluindo o Mauritius Institute of Biotechnology.

De acordo com a equipa, as duas posições, em conjunto, reuniram mais de 100 candidaturas. Esse número integrou um universo muito maior, com mais de 1,400 candidatos em todas as modalidades de estágios da Colossal este ano.

O que distinguiu os bolseiros

A selecção dos bolseiros não se baseou apenas na competência técnica. A equipa procurou pessoas alinhadas com a vontade da empresa de tentar o que ainda ninguém tentou.

Destacaram-se os candidatos que já acompanhavam os projectos. Chegaram prontos para falar, com entusiasmo, sobre uivos de lobo ou sobre detecção de espécies raras.

A bolseira (ou bolseiro) de investigação e estratégia, doutorando em genómica da conservação, passou uma semana em Dallas. Depois, iniciou um período remoto de quatro meses com a equipa de bioinformática.

A pessoa seleccionada para a bolsa de IA, recrutada através da parceria com as Maurícias, vai ajudar a lançar um novo projecto de bioacústica focado no lobo-vermelho e contribuir para o trabalho com o pombo-de-bico-dente.

Apesar de grande parte do trabalho ser remoto, a equipa leva os bolseiros a Dallas para os integrar no laboratório e aproximá-los de mentores.

Um modelo diferente para a conservação

Segundo a equipa, há um ponto em comum no que atrai estes bolseiros: querem ajudar a escrever um futuro que ainda ninguém consegue visualizar.

Muitos são, nas palavras da equipa de conservação, “nativos de IA”, trazendo ferramentas novas e ritmos de execução mais rápidos para equipas já estabelecidas. Essa energia encaixa na filosofia mais ampla da empresa.

A Colossal apresenta-se não como uma organização “no terreno”, mas como uma força de aceleração. Identifica parcerias locais e, em seguida, fornece tecnologia e financiamento para impulsionar trabalho que já está em curso.

Este modelo procura ganhar confiança, porque a implementação passa por actores locais e por grupos comunitários enraizados em cada região.

Uma aposta de longo prazo

Matt James, Chief Animal Officer da Colossal, descreve a iniciativa de bolsas como uma aposta de longo prazo, e não como um custo imediato.

Para ele, estes programas são investimentos, não despesas - uma rubrica de financiamento separada, pensada para gerar retorno no futuro.

James compara o esforço a um programa de inovação reservado à conservação. A área tende a pensar em pequeno, em parte porque vive com falta crónica de financiamento.

A ambição é injectar imaginação e optimismo e incentivar o tipo de pensamento arrojado que a crise da biodiversidade exige.

“Acreditamos plenamente na conservação convencional, mas também reconhecemos que ela não consegue acompanhar o ritmo de destruição que vemos hoje”, disse James.

“Não podemos continuar a aplicar medidas convencionais e esperar resultados novos.”