Inteligência artificial identifica espécies de golfinhos a partir de seus assobios

Uma pesquisa desenvolvida por pesquisadores do Instituto Oceanográfico (IO) da Universidade de São Paulo (USP) utiliza inteligência artificial para identificar espécies de golfinhos a partir dos sons emitidos pelos animais. O estudo analisou cerca de 1,8 mil vocalizações e criou um algoritmo capaz de reconhecer seis espécies presentes em diferentes regiões do litoral brasileiro. As informações foram divulgadas pelo Jornal da USP.

O trabalho foi conduzido a partir de registros acústicos obtidos na costa de São Paulo, no Arquipélago de Fernando de Noronha e no Estuário de Cananéia, no litoral sul paulista. Entre as espécies analisadas estão o golfinho-comum (Delphinus delphis), a orca (Orcinus orca), o golfinho-pintado-do-Atlântico (Stenella frontalis), o golfinho-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus), o golfinho-rotador (Stenella longirostris) e o boto-cinza (Sotalia guianensis).

Como funciona a identificação?

Para captar os sons, os pesquisadores utilizaram hidrofones, equipamentos semelhantes a microfones subaquáticos. Durante os trabalhos de campo, os aparelhos registraram assobios, cliques de ecolocalização e outras vocalizações produzidas pelos cetáceos. Os assobios foram posteriormente transformados em informações numéricas, incluindo características como duração, frequência, modulação e variação dos sons. Esses dados formaram uma espécie de biblioteca acústica utilizada no treinamento do sistema de inteligência artificial.

O algoritmo empregado foi baseado no Random Forest, método que reúne diferentes árvores de decisão para classificar os dados. Cada árvore avalia características específicas das vocalizações e, ao final, o sistema considera a classificação mais frequente para determinar a espécie correspondente. O modelo alcançou 55% de precisão geral. O melhor desempenho foi registrado na identificação dos golfinhos-comuns, com 73,6% de precisão. Em seguida apareceram os botos-cinzas, com 65%, e os golfinhos-pintados-do-Atlântico, com 55%.

Para o biólogo Diogo D. Barcellos, primeiro autor do artigo científico Whistle Characteristics and Species Classification Algorithm for Delphinids in the Southwestern Atlantic Ocean, o desempenho pode melhorar conforme a quantidade de registros utilizados no treinamento aumenta. Segundo o pesquisador, populações de uma mesma espécie podem apresentar diferenças nos padrões de vocalização, semelhantes a “sotaques” regionais. Essas características podem estar relacionadas às condições ambientais, à disponibilidade de alimento, à presença de predadores e à atividade humana.

Biblioteca acústica

A pesquisa faz parte de um trabalho mais amplo de investigação sobre a ecologia, a distribuição e os deslocamentos de cetáceos no litoral brasileiro. O professor Marcos C. de O. Santos, coordenador do Laboratório de Biologia da Conservação de Mamíferos Aquáticos do Instituto Oceanográfico da USP e segundo autor do artigo, participou da criação de uma biblioteca acústica de cetáceos do litoral de São Paulo.

De acordo com pesquisador, a bioacústica pode permitir que pesquisadores monitorem a presença desses animais sem depender exclusivamente de embarcações e observações visuais. A proposta é utilizar os sons captados pelos sensores para identificar espécies e, futuramente, estimar a quantidade de indivíduos presentes em determinada região.

A construção dessa base de dados, no entanto, ainda precisa ser ampliada. O professor defende a continuidade do monitoramento por pelo menos mais cinco anos para consolidar a metodologia.

Tecnologia pode ajudar na conservação marinha

Uma das principais vantagens do sistema é a possibilidade de realizar monitoramento contínuo. Ao contrário da observação visual, que pode ser prejudicada pela falta de luminosidade, pelo clima ou pela baixa visibilidade da água, os sensores acústicos podem registrar sons durante o dia e a noite.

A tecnologia também permite acompanhar áreas utilizadas pelos animais para alimentação, reprodução e deslocamento. Essas informações podem contribuir para identificar mudanças no comportamento das populações e possíveis impactos provocados pela atividade humana.

Golfinhos e baleias ocupam posições elevadas na cadeia alimentar e podem funcionar como indicadores das condições dos ecossistemas marinhos. Alterações nos padrões de vocalização ou na presença dos animais em determinadas áreas podem ajudar pesquisadores a identificar efeitos relacionados ao tráfego de embarcações, à pesca e a outras atividades humanas.

A ferramenta também poderá auxiliar gestores de Unidades de Conservação, fornecendo informações sobre a presença das espécies e a sazonalidade de sua ocorrência. A expectativa é que esses dados contribuam para políticas públicas e medidas destinadas à proteção da biodiversidade marinha.