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Negocios pesqueros: Poner la IA a trabajar en el Puerto Darwin en Australia

Identificar y contar especies de peces en aguas turbias llenas de mortales depredadores es una labor complicada. Pero los científicos especializados en pesca en el Territorio del Norte trabajan en un proyecto de Inteligencia Artificial con Microsoft que tiene un potencial increíble para la ciencia marina alrededor del mundo.

Su misión, si deciden aceptarla, es ir a uno de los puertos más grandes de Australia y contar peces. ¿Suena abrumador? Eso apenas es la mitad de la tarea.

Primero está el agua. Hay mucha en el Puerto Darwin, cinco veces que en el Puerto de Sídney, para ser precisos. Las fuertes mareas se levantan más de siete metros y luego se retraen, para dejar una mínima visibilidad en su estela.

Y si creen que en su trabajo tienen algunos riesgos laborales, intenten realizarlo en un ambiente repleto de algunos de los super depredadores más intimidantes del mundo: cocodrilos de agua salada, junto con tiburones tigre, toro y cabeza de martillo. Más de 300 son capturados en el puerto cada año.

Esta es la abrumadora tarea del Departamento de Industria Primaria y Recursos para el Gobierno del Territorio del Norte, a medida que trata de garantizar que los recursos pesqueros son gestionados y desarrollados de manera sustentable para las futuras generaciones.

Aguas turbias llenas de mortales depredadores como el cocodrilo de agua salada hacen imposible sumergirse para contar e identificar especies de peces.

“Si estás en el agua con un cocodrilo tomas un riesgo calculado. Vas a ser una estadística. Es así. Si estás en el agua y él está ahí, él te va a querer y no tienes salida”. – Wayne Baldwin, jefe de investigación técnica, NT Fisheries

Si lanzar un pez a un barril es una metáfora para algo que es muy fácil de realizar, la metáfora correcta para algo que es retador en extremo tal vez sería contar peces en el Puerto Darwin. Y aun así, el equipo de NT Fisheries, liderado por el doctor Shane Penny, científico especializado en investigación pesquera, lo hace a diario. Como reza el dicho, no puedes manejar lo que no puedes medir, así que su trabajo comienza con saber cuántos peces hay.

Pero ellos se encontraban atascados por el tiempo que tomaba recorrer horas de metraje submarino. El equipo necesitaba evaluar de manera precisa y más rápida la abundancia de especies críticas de peces, mientras mantienen una distancia segura de los mortales depredadores.

Una reunión de las mentes

Fue a partir de esas turbias profundidades que un innovador proyecto mostró el potencial de la Inteligencia Artificial (IA) para apoyar la importante labor que realiza este equipo de biólogos marinos. En medio del creciente debate sobre el impacto potencial de la IA en la sociedad, una colaboración entre estos científicos y los ingenieros de Microsoft se convirtió en una oportunidad de probar sus poderes como una fuerza para el bien. ¿La tecnología podría ser la clave para contar peses de manera segura, precisa y rápida, para dar al equipo de NT Fisheries más tiempo para dedicarse a analizar estos datos y mejorar la gestión sustentable de la población íctica?

El equipo de NT Fisheries tenía la esperanza alta. Ellos habían utilizado un video remoto submarino con carnada (BRUV, por sus siglas en inglés) para ayudar con esta recolección de datos de alto riesgo. La cámara permite al equipo ver qué hay en el agua sin tener que sumergirse. Pero incluso con el BRUV de su lado, la tarea era imponente.

Shane Penny, científico investigador especializados en pesca, y su equipo utilizan cámaras submarinas con carnada.

“Tuvimos algunos problemas con tiburones que llegaban y se llevaban las carnadas. Los tiburones atigrados han aprendido cómo abrir nuestras carnadas y comérselas antes de que tengamos oportunidad de capturar video”. – Wayne Baldwin, jefe de investigación técnica, NT Fisheries

Luego estaba la enorme cantidad de trabajo involucrado. Una vez que el video es recolectado, deben ser vistos terabytes de metraje, y su contenido debe ser registrado y cuantificado. Para poner esto en perspectiva, un solo terabyte podría almacenar 500 horas de sus películas favoritas. El equipo identificaba vastas cantidades de diferentes especies de peces y dar seguimiento a su comportamiento. Esta diversidad y lo turbio de las aguas significaban que la clasificación iba a estar lejos de ser sencilla.

Steve van Bodegraven, un ingeniero de aprendizaje automático en Microsoft y nativo de Darwin, trabajó con el equipo de NT Fisheries durante varios meses para ver si la visión de cómputo podía estar a la altura de la ambiciosa tarea de identificar peces en imágenes submarinas.

De una manera similar a cómo las etiquetas son sugeridas para amigos y familiares en las fotos que se suben a las redes sociales, a través de exposición repetida y descubrimiento de patrones, el éxito del proyecto dependía de alimentar al sistema con imágenes de entrenamiento. En el camino, tuvieron que confrontar un conjunto de inusuales problemas. Por ejemplo, ¿Cómo iba a responder la solución de IA de Microsoft a peces como el bacalao dorado que puede cambiar de color para mezclarse con el ambiente que los rodea?

“Fuimos y hablamos con ellos sobre cómo trabajaban y los retos que enfrentan”, comenta van Bodegraven. “A partir de ahí tratamos de descubrir cómo podíamos ayudarles. Todo lo que hacemos es explorativo, así que no necesariamente tenemos soluciones fuera de la caja”.

Tres meses y miles de imágenes después, los resultados son alentadores para los científicos. A la fecha, el sistema muestra un gran potencial, ha aprendido a identificar 15 diferentes especies, desde el mero negro al pargo dorado que se encuentra bajo un manejo cuidadoso para reconstruir la población reproductora.

La solución de IA automatiza el laborioso proceso de contar la población local de peces al aprender a identificar diferentes variedades de peces de manera progresiva.

“Lanzamos algunas imágenes de prueba de peces que no habían sido vistas antes y ha sido capaz de sacarlas y diferenciarlas de otros peces que no conoce. Una vez que tuvimos una primera identificación positiva de un pez, en verdad sentimos que avanzábamos. A partir de ahí fue solo cuestión de encontrar las herramientas correctas para mejorar y optimizar”. – Doctor Shane Penny, científico de investigación especializada en pesca

Con cada nuevo pez analizado, el poder de la tecnología de aprendizaje automático se incrementa. Samantha Nowland, la investigadora asistente del equipo nativa de Darwin, ve el potencial en esos sistemas para cambiar el juego de la gestión marina. NT tiene algunas de las aguas más cristalinas en el mundo con saludables poblaciones de especies en peligro como el pez sierra y los tiburones. El desarrollo de esta tecnología y su disponibilidad podrían ayudar a otras áreas del mundo a mejorar su entendimiento de los recursos acuáticos y asegurar que estos son manejados de manera sustentable.

Más allá del puerto

Aunque ya hay pláticas para utilizar el sistema para crear un base de datos global de especies de peces, el equipo de NT Fisheries está enfocado en analizar tendencias, proponer planes de gestión y expandir su alcance.

“Nos va a ayudar a monitorear a cualquier especie marina en el Puerto Darwin y alrededor de la región”, comenta Penny. “Contamos con una gran cantidad de especies en peligro y muchas más de las que no tenemos datos suficientes. Necesitamos proyectos de investigación que puedan identificar especies de manera precisa”.

van Bodegraven, de Microsoft, espera que esto abra los ojos de la gente acerca del potencial de transformación de la IA en la gestión pesquera y marina y más allá. El proyecto ya ha despertado el interés de los departamentos pesqueros en Australia, mientras que la posibilidad de utilizar la tecnología para monitorear otras especies animales, como el icónico Dacelo, ha comenzado a explorarse de manera activa.

Microsoft también explora cómo puede apoyar proyectos similares en otros lugares. Al poner a disposición la tecnología a través de la plataforma de código abierto GitHub, la compañía invita a otros a construir soluciones con IA que enfrenten estos escenarios únicos.

“Proyectos como este establecen un nuevo precedente. Tenemos la esperanza de que despierte la curiosidad de la gente y les brinde la confianza para explorar la aplicación de IA en sus industrias”, comenta van Bodegraven. “Va a cambiar industrias y sociedades. Su potencial sólo está limitado por la imaginación”.