Guardiões do planeta
No centro-norte da Colômbia, o Vale Médio do Magdalena (VMM) abriga uma das biodiversidades mais relevantes do mundo.
Estendendo-se entre as montanhas centrais e orientais dos Andes, este vale é essencial para a saúde do nosso planeta. Mas a região, repleta de florestas, pântanos e planícies de inundação, está enfrentando desafios. O desmatamento e outras atividades humanas estão ameaçando seus ecossistemas únicos, muitos dos quais não existem em nenhum outro lugar da Terra. A Colômbia é o segundo país com maior biodiversidade do mundo, e o VMM tem mais de 630 espécies de pássaros, 120 de répteis, 120 de peixes, 50 de anfíbios, 50 de mamíferos e 4.000 de plantas vasculares. É também um local de invernada para muitas espécies de aves migratórias norte-americanas.
Do chão da floresta até o topo mais alto das árvores, câmeras e microfones movidos a energia solar estão usando IA para monitorar e salvar ecossistemas ameaçados.
Foto: Santiago Rosado
A Reserva Natural e Estação de Pesquisa El Silencio, localizada no VMM na Colômbia, serve como centro operacional da Fundación Biodiversa Colombia, uma organização sem fins lucrativos dedicada à preservação do patrimônio biológico e cultural da Colômbia. Na estação de pesquisa, ou acampamento base, uma equipe de biólogos trabalha dentro de uma cabine elevada ao ar livre composta de madeira bruta e telas, observando e monitorando constantemente a vida selvagem de forma ativa e passiva. Um grupo de guardas florestais cuida do monitoramento ativo, que inclui manutenção e vigilância da reserva, e uma rede de pequenas armadilhas fotográficas e microfones controla o monitoramento passivo.
O maior desafio do monitoramento passivo é analisar as enormes quantidades de dados que as câmeras e os microfones coletam. Desde 2010, as informações da Reserva Natural El Silencio são coletadas a cada 40 dias a três meses— gerando milhares de horas de gravações que exigem que especialistas ouçam e identifiquem certas espécies, e é impossível ouvir tudo. E como muitas câmeras e microfones estão em locais remotos, nem sempre é possível verificá-los com frequência para garantir que estejam funcionando corretamente, o que muitas vezes causa a perda de grandes quantidades de dados. A equipe também não conseguiu observar a vida selvagem nem ouvi-la em tempo real. Se uma planta crescer na frente de uma câmera, uma bateria acabar ou um inseto se alojar dentro de um microfone, ninguém perceberá até meses depois.
“Temos muitas informações históricas que poderíamos analisar para saber mais sobre este ecossistema. Fazemos o melhor que podemos para analisar os dados que temos, mas é muito demorado. Também exige que especialistas identifiquem sons e certas espécies, o que é muito complicado”, diz Fernando Arbeláez, Diretor geral da Fundación Biodiversa Colombia.
Mas isso mudou para melhor, porque a Fundación Biodiversa se tornou o primeiro piloto do Projeto SPARROW.
Preservação e proteção da biodiversidade
O Projeto SPARROW (Powered Acoustic and Remote Recording Observation Watch — Observatório Acústico e de Gravação Remota com Energia Solar) é uma solução computacional alimentada por IA desenvolvida pelo Laboratório da Microsoft AI for Good, comprometido com a preservação da biodiversidade por meio da observação. Imagine a emoção de observar a natureza, nos cantos mais remotos do planeta, por meio de uma rede de pequenas câmeras e microfones que transmitem informações em tempo real. Essas ferramentas, aliadas à IA, permitem a detecção em tempo real da vida selvagem e de ameaças, possibilitando respostas de conservação mais rápidas e embasadas.
No acampamento base, a equipe da Fundação Biodiversa está usando o SPARROW para coletar dados de biodiversidade de armadilhas fotográficas, monitores acústicos e outros detectores ambientais alimentados por energia solar e equipados com sensores avançados. Esses dados são processados usando os modelos de IA de vida selvagem mais avançados da Microsoft baseados em PyTorch, executados em GPUs de ponta de baixo consumo de energia. Em seguida, os dados são transmitidos por satélites em órbita terrestre baixa diretamente para a nuvem, permitindo que os pesquisadores acessem insights novos e úteis, não importa onde estejam. Essa conectividade via satélite é essencial para pesquisadores que, de outra forma, precisariam recuperar dados fisicamente em locais remotos.
O aspecto mais empolgante do Projeto SPARROW é a oportunidade de ter todas as informações em tempo real. Se eu estiver aqui na Reserva, na minha casa em Bogotá, ou literalmente em qualquer lugar, podemos ver o que está acontecendo na reserva, e isso é muito útil.
Observação elevada
“O que eu amo no meu trabalho é que ele me leva até a copa das árvores e consigo ver a Colômbia de uma nova perspectiva. Adoro o fato de estarmos fazendo um trabalho que não é apenas cientificamente relevante, mas também impactante.”
Susana Rodrigez-Buritica
Pesquisadora, Humboldt Institute, Estudos sociais e ecológicos globais
Superpoder científico
“Nossa maior limitação era que tínhamos apenas períodos fixos para analisar os dados. A IA realmente traz superpoderes aos nossos cientistas para que eles possam processar enormes quantidades de dados e dedicar mais tempo às partes mais importantes do seu trabalho.”
Pablo Arbelaez
Professor associado do Centro de IA da Universidade de los Andes
Inovação sustentável
“O SPARROW é movido a energia solar e pode operar em campo sem precisar de manutenção. A inovação é que podemos nos comunicar com a nuvem do Azure usando um satélite.”
Juan Lavista Ferres
Cientista-chefe de dados, Laboratório da Microsoft AI for Good
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Foto: Santiago Rosado
Foto: Santiago Rosado
O SPARROW também usa IA para identificar espécies por meio de classificação automática, e continua identificando-as. Como animais como zebras e girafas têm padrões diferentes, como impressões digitais, a IA pode identificar novamente os mesmos animais, ajudando pesquisadores a medir as taxas de sobrevivência e as populações. E, para manter esses animais e seus habitats seguros, o SPARROW é capaz de detectar ameaças como o início de um incêndio florestal, alertando os conservacionistas sobre possíveis perigos antes que eles saiam do controle.
Um elemento essencial deste trabalho é a mensuração, entender se os esforços estão alcançando o impacto pretendido e identificar onde melhorias são necessárias. Para restaurar habitats, proteger espécies ameaçadas de extinção e garantir a saúde da biodiversidade a longo prazo, é necessário obter informações precisas sobre o meio ambiente e as criaturas que o habitam. E agora, esses dados estão disponíveis mais rápido do que nunca.
Todos os dias, pesquisadores recebem dados do SPARROW, mudando todo o fluxo de informações.
Instead of spending countless hours analyzing and organizing, researchers have passed that task over to AI, giving them more time to understand what’s happening in nature, good or bad. Efforts to save and protect endangered species like the variegated spider monkey, the leaf frog, and the blue-billed curassow are being amplified through a combination of cutting-edge technology and deep community engagement.
A Fundación Biodiversa Colombia também capacita comunidades locais por meio de programas de educação, emprego e desenvolvimento sustentável, garantindo que a conservação não apenas proteja as espécies, mas também preserve a estrutura cultural e ecológica da região.
Olhos e ouvidos na floresta tropical
A sudeste do Rio Magdalena, estende-se a cobertura enevoada da floresta amazônica, outro ecossistema sul-americano ameaçado de extinção. Pesquisadores da equipe do Projeto Guacamaya também estão usando armadilhas fotográficas e bioacústica para monitorar a exuberante biodiversidade, mas têm encontrado muitos dos mesmos problemas que a equipe da Fundación Biodiversa Colombia.
De 2022 a 2023, a Amazônia perdeu aproximadamente 3 milhões de hectares para o desmatamento, uma média de 10.000 acres por dia, de acordo com o Projeto de Monitoramento da Amazônia Andina (PMAA). Imagens de satélite, armadilhas fotográficas e bioacústica estão monitorando milhões de espécies neste complexo ecossistema para ajudar a reverter e prevenir danos.
Mais de 18.000 pesquisadores e organizações de vida selvagem em todo o mundo, incluindo o Projeto Guacamaya, contam com eficientes modelos de IA para analisar a enorme quantidade de dados coletados. O Guacamaya é um projeto do Laboratório da Microsoft AI for Good, implementado em parceria com organizações como o Instituto Humboldt e o Instituto SINCHI, dedicado a salvar e proteger a floresta amazônica. Cerca de 10% da Amazônia está localizada na Colômbia, e os avanços em IA estão ajudando a combater o desmatamento, melhorar o clima e manter esse exuberante ambiente biológico protegido de danos.
