Os sons emitidos por golfinhos podem ser transformados em uma ferramenta crucial para a proteção e monitoramento da biodiversidade marinha. Pesquisadores do Instituto Oceanográfico (IO), vinculado à Universidade de São Paulo (USP), criaram um algoritmo de inteligência artificial (IA) capaz de diferenciar seis espécies de golfinhos do Atlântico Sudoeste com base nos seus apitos.
Este estudo, divulgado na revista Ocean and Coastal Research, marca um avanço significativo no acompanhamento da vida marinha. A tecnologia desenvolvida também tem potencial para melhorar a vigilância de populações de mamíferos aquáticos em locais de difícil acesso.
Para construir este modelo, os cientistas examinaram aproximadamente 1.800 gravações de sons capturados nas áreas costeiras de São Paulo, no Arquipélago de Fernando de Noronha e no estuário de Cananéia, localizado no litoral sul paulista.
As gravações incluíram sons de diversas espécies, tais como golfinhos-comuns (Delphinus delphis), orcas (Orcinus orca), golfinhos-pintados-do-Atlântico (Stenella frontalis), golfinhos-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus), golfinhos-rotadores (Stenella longirostris) e botos-cinza (Sotalia guianensis).
O algoritmo atingiu uma precisão de 55% na identificação das espécies. Os pesquisadores consideram este resultado muito promissor, pois representa um passo inicial para automatizar o reconhecimento acústico desses animais.
A maior taxa de sucesso foi observada nos golfinhos-comuns, com 73,6%, seguidos pelos botos-cinza, com 65%, e pelos golfinhos-pintados-do-Atlântico, com 55%.
Perspectivas e Desafios do Reconhecimento Acústico
Segundo o biólogo Diogo D. Barcellos, primeiro autor do artigo, a exatidão do sistema pode ser elevada ao aumentar a quantidade de amostras e registros utilizados no processo de treinamento. Ele explicou ao Jornal da USP que quanto mais dados estiverem disponíveis para cada espécie, maior será a habilidade do sistema em discernir entre os distintos padrões sonoros.
Barcellos ressaltou que essas variações acústicas podem estar ligadas a adaptações a diferentes ambientes, como a disponibilidade de alimento, a presença de predadores e os impactos causados pelas ações humanas. Em certas localidades, espécies que coexistem podem até absorver os sons umas das outras, o que torna a identificação puramente acústica mais complicada.
Por essa razão, é essencial que o algoritmo seja treinado com gravações coletadas em múltiplas regiões. Assim, a biblioteca acústica se estabelece como uma ferramenta vital para elevar a precisão do monitoramento e expandir o conhecimento sobre os cetáceos do Atlântico Sudoeste.
A equipe utilizou dados reunidos na biblioteca acústica para treinar um modelo de IA baseado no algoritmo Random Forest. Este sistema opera como um conjunto de «árvores de decisão»; cada árvore avalia características distintas das vocalizações, como a duração, frequência, modulação e variação do apito, usando essas informações para classificar a espécie. Posteriormente, o algoritmo consolida as respostas de todas as árvores, selecionando a classificação mais recorrente. Desse modo, o modelo aprende a reconhecer os padrões acústicos específicos de cada espécie e consegue identificar os cetáceos automaticamente, apenas ouvindo os sons que eles produzem.
O professor Marcos Santos, coordenador do Laboratório de Biologia da Conservação de Mamíferos Aquáticos do IO e segundo autor do trabalho, mencionou que iniciou colaborações com pesquisadores dos Estados Unidos após assumir o cargo de docente na USP. Essa parceria possibilitou a importação de equipamentos especializados e a captação de recursos da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) para conduzir um estudo inovador sobre a acústica de baleias e golfinhos na costa paulista.
O projeto também culminou na criação de uma biblioteca acústica de cetáceos da costa de São Paulo. Barcellos foi o primeiro pesquisador do laboratório a desenvolver pesquisas acadêmicas nesta área, contribuindo para o progresso do monitoramento acústico da biodiversidade marinha.
O Papel Fundamental da Bioacústica
Santos enfatizou que a bioacústica desempenha um papel central no acompanhamento dessas espécies. Ele previu que, no futuro, não será mais necessário empregar embarcações para fiscalizar a presença desses mamíferos ao longo da costa; apenas a acústica permitirá a identificação das espécies e a contagem de indivíduos em uma área específica. Contudo, para que isso se concretize, é imprescindível expandir a biblioteca acústica já existente.
O professor acrescentou: «Para isso, porém, precisaremos desenvolver ainda mais a biblioteca acústica que já construímos, com o objetivo de consolidar essa forma de monitoramento, que já é utilizada em alguns países». Ele concluiu: «Demos o primeiro passo. Se não avançarmos, esse esforço terá sido em vão. Precisamos continuar aplicando os mesmos métodos por pelo menos mais cinco anos».
Uma das grandes vantagens do sistema criado pela USP é a capacidade de realizar monitoramento de forma contínua, sem interferir no comportamento natural dos animais. Ao contrário das observações visuais, que dependem de boas condições climáticas e de luz, os sensores acústicos equipados com IA podem operar ininterruptamente, mesmo durante a noite ou em águas pouco visíveis.
Este acompanhamento constante auxilia na localização de zonas vitais para alimentação, reprodução e deslocamento dos cetáceos, além de permitir a avaliação de como as alterações ambientais e as atividades humanas impactam essas populações. Como golfinhos e baleias estão no topo da cadeia alimentar, eles são considerados indicadores importantes da saúde dos ecossistemas marinhos.
Para Barcellos, os resultados comprovam o potencial da IA como instrumento de monitoramento da fauna marinha, particularmente em regiões do Atlântico Sudoeste, onde há escassez de dados sobre a ocorrência e o comportamento dessas espécies. O sistema também pode auxiliar gestores de Unidades de Conservação, fornecendo dados constantes sobre a presença das espécies, as áreas mais frequentadas e a sazonalidade de sua aparição.
Ele afirmou que «esse monitoramento pode nos ajudar a entender melhor como os cetáceos utilizam o ambiente e gerar informações para apoiar políticas públicas, medidas de conservação e regulamentações destinadas a reduzir os impactos das atividades humanas nos ecossistemas marinhos». O monitoramento acústico também serve para avaliar os efeitos da ação humana sobre os animais. Mudanças na frequência das vocalizações, na ocupação de certos locais ou no comportamento das espécies podem sinalizar impactos gerados pelo tráfego marítimo, pesca e outras intervenções no meio marinho.
A próxima etapa da pesquisa envolverá testar o algoritmo em áreas do litoral norte do Estado de São Paulo, incluindo o Canal de São Sebastião e as águas próximas à Ilha Anchieta, visando refinar o sistema e ampliar seu uso em programas de conservação da biodiversidade marinha.