Arrecifes de coral: mapeo 3D gracias a la Inteligencia Artificial

las extensiones de coral En el fondo de las más bellas imágenes submarinas se encuentran grandes colonias de diminutos invertebrados marinos con esqueleto calcáreo, llamados pólipos.

También conocidos como antozoos, los corales han vivido en el fondo marino durante milenios y tienen una papel crucial en la salud del planeta: a pesar de cubrir menos del 0,1% de la superficie de los océanos, estas enormes y antiguas colonias agrupadas en arrecifes de piedra caliza proporcionan refugio y hábitat a casi un tercio de las especies marinas conocido.

Seriamente amenazado poraumento de temperatura y por "polución de origen antrópico, los corales están sufriendo un peligroso fenómeno conocido como blanqueo. Los de la Mar RojoSin embargo, parecen más resistentes al estrés relacionado con el clima.

Entonces el Centro Transnacional del Mar Rojo (TRSC) decidió explorar sus secretos, comenzando con una mirada cuidadosa Mapeo 3D de arrecifes de coral. Pensó en hacer todo esto posible. Mapa de arrecife profundo, un sistema de Inteligencia Artificial desarrollado por investigadores de la EPFL.

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La Inteligencia Artificial entra inmediatamente en acción para proteger los corales

laimportancia ecológica de los corales es tal que el impacto de su salud se extiende también a las poblaciones humanas de diferentes países del mundo. Según una investigación de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos, 500 millones de personas dependen de los arrecifes de coral para la inocuidad de los alimentos e ingresos por actividades turísticas.

cuando sin embargo la temperatura del mar aumenta, algas simbióticas que alimentan a los corales (y les dan sus colores característicos) son expulsados, y la colonia de pólipos blanqueados está destinada a morir.

En respuesta a este dramático fenómeno, organizaciones como el TRSC están llevando a cabo estudios en profundidad en un intento de desbloquear los secretos de Especies de coral presentes en el Mar Rojo., que parecen particularmente resistentes al estrés climático.

La iniciativa, liderada por el Laboratorio de Geoquímica Biológica del Politécnico Federal de Lausana y el TRSC, sirvió como banco de pruebas para Mapa de arrecife profundo, un sistema de Inteligencia artificial desarrollado en el Laboratorio de Ciencias Ambientales Computacionales y Observación de la Tierra (ECEO) de la EPFL.

La nueva IA es capaz de producir cientos de metros de mapas 3D en pocos minutos a partir de imágenes captadas con cámaras normalmente disponibles en el mercado, y es capaz de clasificar los diferentes corales.

"Con este nuevo sistema cualquiera puede participar en el mapeo de los arrecifes de coral del mundo.", El explica Samuel Gardaz, coordinador de proyectos TRSC, “Esto realmente estimulará la investigación en este campo, reduciendo la carga de trabajo, la cantidad de equipos y logística y los costos relacionados con TI..

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Mapeando cientos de metros de arrecifes de coral en minutos

Como leemos en el estudio que acaba de publicarse en “Métodos en Ecología y Evolución”, un tramo de vídeo de 100 metros adquirido en 5 minutos de inmersión con un cámara asequible para el consumidor se puede transformar de forma totalmente automática en una nube de puntos semántica 5 minutos.

Una verdadera revolución para mapeo de arrecifes de coral, que tradicionalmente requiere enormes recursos, mucho tiempo y el trabajo de un especialista. Estas limitaciones limitan gravemente, y en algunos casos impiden por completo, la seguimiento de los arrecifes de coral por países que no cuentan con los recursos ni los conocimientos técnicos necesarios.

Gracias al nuevo sistema Inteligencia artificial desarrollado por investigadores de la EPFL, en el futuro Los datos pueden ser recopilados por cualquier persona., incluso por buceadores recreativos, siempre que estén equipados con una cámara.

Todo lo que tienen que hacer es nadar lentamente sobre un arrecife de coral y tomar fotografías a medida que avanzan. Servirán justo buenos tanques y una batería muy duradera, para mapear cientos de metros de arrecifes de coral.

Para poder fotografiar áreas más grandes, investigadores suizos han desarrollado un estructura de PVC Equipado con seis cámaras (tres en la parte delantera y tres en la parte trasera) que pueden ser operadas por una misma persona. Y este dispositivo también existe en versión de bajo costo, para incluir también equipos de buceo que operan con presupuestos limitados.

"Una auténtica revolución en el mundo de la conservación de ecosistemas", el reclama Guilhem Banc Prandi, investigador asociado en el Laboratorio de Geoquímica Biológica de la Universidad Politécnica de Lausana y director científico del TRSC.

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Un gemelo digital del arrecife de coral para facilitar su protección

A diferencia de los programas de mapeo 3D más antiguos, DeepReefMap no tiene problemas con mala iluminación y difracción típica de las imágenes submarinas: le redes neuronales profundasde hecho, pueden adaptarse a estas condiciones. Además, los programas existentes sólo funcionan con imágenes de alta resolución.

"También son limitados en cuanto a escala: con una resolución en la que se pueden identificar corales individuales, los mapas 3D más grandes tienen varios metros de largo, lo que requiere unagran cantidad de tiempo de procesamiento", El explica Devis Tuia, profesor de ECEO. “Con DeepReefMap, sólo estamos limitados por el tiempo que el buceador puede permanecer bajo el agua.".

"Nuestro objetivo era desarrollar un sistema que fuera útil para los científicos que trabajaban en el campo y que pudiera implementarse rápida y ampliamente.", El explica Jonathan Sauder, quien trabajó en el desarrollo de DeepReefMap para su tesis doctoral.

"Nuestro método no requiere hardware costoso”, subraya el investigador, “una computadora con una unidad de procesamiento de gráficos básica es suficiente. La segmentación semántica y la reconstrucción 3D tienen lugar en Misma velocidad que la reproducción de vídeo..

"El sistema es tan fácil de implementar que podremos monitorear el cambio en los arrecifes de coral a lo largo del tiempo, con el fin de identificar áreas prioritarias de conservación“, añade Banc-Prandi.

Los nuevos mapas 3D se enriquecerán con otros datos, que van desde la genética de poblaciones hasta el potencial adaptativo de los corales. Este proceso, explica el director científico del TRSC, “podría dar lugar a la creación de un verdadero gemelo digital del arrecife de coral.

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