Falta de base de dados é desafio para automatizar pesquisas ambientais

Uma equipe de pesquisadores de diversas universidades brasileiras deu início a um inventário da Floresta Amazônica, com o levantamento de informações que vão desde sequenciamento de DNA, a fotos e sons de espécies vegetais e animais.

A base de dados dará subsídios para a automatização do reconhecimento de espécies por uma inteligência artificial utilizada pela equipe Brazilian Team na competição XPrize Florestas Tropicais.

Formado majoritariamente por brasileiros, o grupo se estruturou em 2019 pela necessidade de reunir diferentes expertises em busca das melhores contribuições para disputar a competição global de mapeamento de florestas tropicais.

“Começamos com um grupo pequeno e aos pouquinhos fomos acrescentando pessoas. Por exemplo, eu como botânico não conhecia ninguém da área de robótica, então fui atrás para achar um dos maiores especialistas de robótica e cheguei ao Marco Terra. Assim foi também para a parte de bioacústica, de DNA e tudo mais”, relembra o coordenador do grupo Vinícius Souza, que é botânico e professor na Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP).

Juntos, os integrantes da equipe passaram a se dedicar às soluções tecnológicas que permitiriam avançar na disputa. Chegaram a uma combinação de sensores, podadores e armadilhas adaptados a drones e um robô terrestre, capazes de coletar DNA ambiental e atuar em rede para envio das informações a uma inteligência artificial que identifica as espécies.

Apesar de toda a tecnologia agrupada e adaptada para acessar lugares remotos nas florestas e captar a maior quantidade possível de amostras científicas, o grupo identificou que havia uma lacuna a ser preenchida para identificar e validar as espécies: a base de dados.

Apesar de haver amostras e listas de espécies amazônicas em coleções científicas, o material não era completo o suficiente para ensinar uma inteligência artificial a fazer a identificação instantânea.

“Várias espécies aqui da Amazônia não são descritas pela ciência e as que já são descritas, a gente não tem muitas informações, então, não tem sequência de DNA, às vezes não tem boas imagens, às vezes não tem o som gravado”, explica Carla Lopes, bióloga molecular e professora da Esalq-USP.

Um dos exemplos citados pela equipe são os insetos da Amazônia. Acredita-se que apenas 10% das espécies locais são registradas pela ciência.

“Por volta de 90% das espécies de insetos que existem aqui na Amazônia ainda não foram catalogadas, não foram descritas, não tem um nome científico. A ciência ainda não conhece, mas pode ser que a população local, a comunidade local conheça”, reforça Simone Dena, bióloga especialista em bioacústica e professora da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

Inventário

A solução proposta para este problema foi iniciar um inventário de espécies amazônicas e hospedá-lo, inicialmente, em coleções científicas ou em bancos de dados de ciência-cidadã, até o fim da competição. Segundo os pesquisadores, a ideia é que isso venha a ser disponibilizado em uma plataforma pública.

Até as semifinais, o Braziliam Team levantou 50 mil imagens de espécies amazônicas, 16 mil sons e sequenciou o DNA de 624 árvores, 384 insetos e 117 peixes, que foram classificados e inseridos na base de dados que alimenta a inteligência artificial utilizada na última prova aplicada às seis equipes finalistas.

O teste consistia em explorar 100 hectares de Floresta Amazônica, na Reserva de Desenvolvimento Sustentável do Rio Negro (AM), e coletar material por 24 horas, para serem processados em até 48 horas.

Competidores do Xprize Rainforest testam equipamentos de monitoramento na floresta amazônica – Fabio Rodrigues-Pozzebom/Agência Brasil

Painel

Diferentemente do grupo brasileiro, a também finalista norte-americana Map of Life, formada por representantes de uma iniciativa global, já existia antes da competição. O grupo surgiu em 2012, a partir da união de pesquisadores das universidades de Yale e do Colorado, com o objetivo de criar um painel online para reunir o maior levantamento mundial sobre a distribuição de espécies vivas no planeta e suas mudanças.

Ao longo dos anos, a ferramenta evoluiu para integrar todos os tipos de dados, modelos de detecção remota e Inteligência Artificial. Com o concurso, o grupo de pesquisadores buscou aprimorar a análise rápida dos dados, em outra frente, relacionando de forma refinada as informações disponíveis em escala local, com as previsões projetadas por instituições globais.

Ao longo do concurso, a equipe também precisou pesquisar a biodiversidade da maior floresta tropical do mundo e conseguiu identificar 598 espécies de vertebrados, dos quais 218 foram documentados pela equipe; mais de 500 espécies de aves amazônicas e centenas de espécies de vegetação, das quais mais do 80 são samambaias endêmicas na Amazônia.

Atualmente, o foco principal das pesquisas é nas mudanças ocorridas em espécies de plantas, vertebrados terrestres e em alguns grupos de insetos, motivadas pelo aumento da temperatura global. Segundo o coordenador do grupo e professor na Universidade de Yale, Walter Jetz, o principal objetivo é avaliar o processo de perda da biodiversidade de acordo com os parâmetros da Convenção sobre Diversidade Biológica (CDB) estabelecida pela Organização das Nações Unidas desde a Eco 92, ocorrida no Rio de Janeiro.

Jetz conta que o trabalho realizado pela iniciativa foi responsável, inclusive, pelo ajuste nos percentuais de preservação dos biomas terrestres e marítimos para 30% no acordo global, em 2022.

“Trazer as espécies e a biodiversidade de volta aos índices previsto nesses acordos internacionais é uma das grandes contribuições que a Map of Life e as avaliações rápidas têm se empenhado e a competição é muito importante para avançarmos nos outros indicadores como índice das espécies no habitat, que possibilita a avaliação das mudanças, e ainda é uma lacuna do conhecimento”, explica.

Inovação

Para o concurso, os principais ajustes promovidos pela equipe foram o desenvolvimento de técnicas que possibilitam a análise do e-DNA (amostra ambiental com informações genômicas de diversas espécies) em locais remotos e a ampliação da capacidade de captação de dados em diferentes biomas, para atender especificidades da Floresta Amazônica.

Para os dois grupos de pesquisadores, o prêmio de US$5 milhões (mais de R$25 milhões) para o primeiro colocado poderá viabilizar um aprofundamento das pesquisas e, no caso da equipe brasileira, a construção de uma plataforma nacional para reunir essas informações.

De acordo com os integrantes do Brazilian Team, se vencerem, esses valores serão revertidos em investimentos a favor da ciência.

“Depois que a gente coletar esses dados precisamos armazenar em locais que de fato salvaguardem esses materiais tanto das imagens e informações das espécies, quanto DNA, ou sons. Então, a gente vai precisar de infraestrutura inclusive para manter esses acervos, para comprar, por exemplo, um servidor e fazer a manutenção de uma coleção científica que receberá esse material”, conclui Carla Lopes.

*Repórter e fotógrafo Fábio Pozzebom viajaram a convite do Instituto Alana

Fonte: Agência Brasil