Una reserva de la Amazonia central, en Brasil, primera del planeta monitorizada íntegramente en tiempo real, por el Instituto Mamirauá y la UPC
El Instituto de Desenvolvimento Sustentável Mamirauá y el Laboratorio de Aplicaciones Bioacústicas (LAB) de la UPC han completado el despliegue de una red de 22 sensores en la reserva de Mamirauá, en el Amazonas central, en Brasil, en el marco del proyecto Providence. Esta tecnología, que incluye técnicas avanzadas de inteligencia artificial aplicada al análisis de sonido e imagen, permite identificar y realizar el seguimiento continuo de la biodiversidad de la selva en esta reserva protegida de 1,12 millones de hectáreas, la primera del planeta que se monitoriza en tiempo real.
Los bosques tropicales están desapareciendo rápidamente del planeta como consecuencia de la deforestación por parte de la actividad ganadera, la explotación forestal, la minería, la perforación de petróleo, la expansión agrícola, la construcción de carreteras y presas, y la ampliación de zonas urbanizadas. Este proceso se agrava por el calentamiento global, dando lugar a un aumento espectacular de la tasa natural de extinción de especies y de la consecuente pérdida de biodiversidad.
Los satélites de teledetección y las aeronaves científicas proporcionan una gran cantidad de datos de seguimiento a nivel mundial para controlar los cambios en la masa forestal y en el uso del suelo, pero con una resolución espacial y temporal relativamente baja, y sin capacidad de seguimiento de la biodiversidad bajo la cubierta forestal; por tanto, su utilidad es muy limitada. Al mismo tiempo, los métodos para controlar la biodiversidad bajo la cubierta forestal, en grandes áreas, utilizando protocolos estándares y durante largos períodos de tiempo, siguen siendo económicamente muy costosos tanto desde el punto de vista logístico como financiero.
En este sentido, el proyecto Providence representa un avance en la forma de monitorizar la biodiversidad de las selvas tropicales, con el desarrollo y despliegue de una tecnología (nodos Providence) que integra, por primera vez, el reconocimiento de especies mediante técnicas de audio e imagen en un único sistema. Los nodos de Providence también proporcionan información sobre el estado de salud de la selva tropical calculando los índices ecoacústicos de la biodiversidad.
Esta tecnología ha permitido identificar más especies que con cualquier otro sistema disponible, con una identificación automática en tiempo real y con un bajo consumo de energía para durar largos períodos sin necesidad de mantenimiento frecuente. El impacto de esta tecnología será enorme y permitirá a investigadores, gestores, ONGs, gobiernos y público en general entender, controlar y prever el impacto de los cambios en la masa forestal y la integridad de la biodiversidad en la Amazonia.
Providence ha reunido y ampliado el estado del arte en el seguimiento de la vida salvaje, la identificación de especies, la compresión y transmisión de datos y la gestión de la energía. Cada nodo Providence es autónomo e incluye sensores visuales, acústicos, de movimiento y ambientales, así como sistemas de captación de energía, de gestión de la energía a bordo y un canal de comunicaciones de largo alcance en una estación base. Al combinar las múltiples modalidades de los sensores, el sistema es capaz de detectar una variedad mucho mayor de especies que otros métodos utilizados actualmente, como cámaras, grabadoras de sonido o evaluaciones humanas in situ.
Los sistemas de transmisión de datos de bajo coste tienen limitaciones severas de ancho de banda en entornos de bosque tropical. Para reducir los requisitos de ancho de banda, cada nodo realiza la compresión de datos a bordo, así como una clasificación y un reconocimiento de especies basados en el sonido y la visión multimodal. Providence ha utilizado bases de datos existentes de características visuales y acústicas para entrenar y procesar la detección y clasificación de especies clave, a través de un programa de seis años que ha dado fruto a la mayor base de datos de bioacústica de una selva tropical.
Creada por Márcio Ayres, galardonado con los premios Rolex 2002, como reserva de desarrollo sostenible en 1990, Mamirauá, con 1,12 millones de hectáreas, fue la primera en integrar las comunidades indígenas en todas las decisiones de gestión y en convertir una reserva natural en un hábitat de selva tropical que mantiene el equilibrio entre conservación y actividades humanas.
El proyecto Providence se inició en 2016 con el desarrollo y la prueba del primer prototipo de un nodo Providence. La iniciativa es fruto de la colaboración de Michel André, director del Laboratorio de Bioacústica Aplicada (LAB) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) −también galardonado con los Premios Rolex 2002−, y Emiliano Ramalho, director técnico del Instituto de Desenvolvimento Sustentável Mamirauá, en Tefé, Brasil, con el objetivo de idear una manera de revolucionar el seguimiento de la biodiversidad. Su idea original era combinar las últimas técnicas de inteligencia artificial desarrolladas en el LAB para analizar automáticamente los sonidos biológicos y las imágenes tomadas en tiempo real. Así fue como nació el concepto del nodo Providence. El reto es desplegar mil unidades para monitorizar toda la selva amazónica en 2025.
Según explica Emiliano Ramalho, “una de las principales preocupaciones de los científicos de todo el mundo es la pérdida de biodiversidad y la extinción de especies. Una evaluación precisa de la biodiversidad de una zona como el Amazonas es esencial para ayudar a combatir la pérdida potencial de vida salvaje”.
El investigador añade: “Estamos recopilando datos de sensores acústicos (de criaturas submarinas, así como de animales terrestres como pájaros, ranas y monos), imágenes visuales, datos ambientales (viento, temperatura, humedad, presión del aire) e incluso imágenes térmicas. Se incluyen datos clave de una gran variedad de especies, como jaguares, monos, murciélagos, pájaros, reptiles, delfines de río y peces".
Michel André, investigador del LAB de la UPC, destaca que el seguimiento de la vida salvaje con acústica pasiva submarina es una tecnología clave en este proyecto: "Los nuevos desarrollos de sensores y el aumento de la potencia en los módulos de procesamiento, desarrollados originalmente para ecosistemas oceánicos submarinos complejos, se aplican ahora por primera vez a la conservación de criaturas terrestres y acuáticas en un entorno a gran escala como el Amazonas”, explica el científico.
"Uno de los mayores retos es gestionar un flujo de datos en directo con sonidos e imágenes de un gran número de animales conocidos, y probablemente diversas especies desconocidas, desde los insectos más pequeños hasta los jaguares. Esta biodiversidad única de sonidos se transmitirá online para que la comunidad científica y el público en general puedan seguir nuestro progreso en tiempo real desde la comodidad de su hogar", añade Michel André.
Tal y como afirman los científicos, “la integración de las tecnologías implicadas en el proyecto Providence revolucionará la forma de controlar la biodiversidad en los bosques tropicales de todo el mundo”. En este sentido, Emiliano Ramalho y Michel André aseguran que “Providence ha permitido, por primera vez, la implantación de un sistema de registro y evaluación preciso del estado de la biodiversidad de esta región en la Amazonia, y ha proporcionado un sistema de aviso que nos alerta de cualquier cambio que pueda amenazar a la sorprendente fauna que vive allí".
El Proyecto Providence ha sido financiado por la Fundación Gordon y Betty Moore desde 2016, con el apoyo del Instituto Rolex, en el marco de la iniciativa Perpetual Planet, así como del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovaciones de Brasil y DENSO Industrial da Amazonia LTDA. El LAB de la UPC, vinculado a la Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Vilanova i la Geltrú (EPSEVG), es un centro pionero en el seguimiento de la biodiversidad y los efectos del cambio climático y de las actividades humanas en la conservación de los hábitats más frágiles del planeta.
