Espere, por favor...

Nombre
Seguimiento del estado de salud de los ecosistemas mediante la detección automática de cantos de aves usando Deep Learning
Fecha de fin
Fecha de inicio
Mendoza Sagrera, Irene
Institución
Estación Biológica de Doñana, CSIC
Código
TED2021-129871A-I00
Código de acceso
2023/03
Entidad financiera
Agencia Estatal de Investigación (Ministerio de Ciencia e Innovación)
Resumen
Estamos viviendo actualmente una crisis ecológica en la que las especies, las interacciones entre ellas y los servicios que la naturaleza brinda al ser humano se están perdiendo a un ritmo sin precedentes. Por lo tanto, es urgente desarrollar sistemas de diagnóstico de la salud de los ecosistemas que sean rápidos, confiables, replicables y automáticos. Los cambios en la migración y abundancia de las especies de aves cantoras son indicadores del estado de salud de los ecosistemas, ya que las fechas de llegada y salida de las especies de aves se ven afectadas por el cambio climático. El seguimiento de la diversidad de aves se ha realizado hasta ahora mediante censos de expertos, pero los actuales avances tecnológicos nos permiten ampliar increíblemente las escalas espaciales y temporales de estudio gracias al seguimiento acústico pasivo. El principal desafío de este es que se generan rápidamente petabytes de datos, lo cual excede lo que un experto humano puede anotar manualmente en un tiempo razonable. Por tanto, se impone no solo registrar de forma automática el canto de las aves, sino también la detección de las mismas. Esta propuesta tiene como objetivo hacer un seguimiento automático de la diversidad de aves cantoras desarrollando las herramientas bioinformáticas y de deep learning necesarias para comprender los cambios espacio-temporales en las comunidades de aves, con el fin de generar predicciones precisas en escenarios futuros. Para ello, estableceremos una ciberinfraestructura de seguimiento del canto de las aves en el Parque Nacional de Doñana mediante grabadoras remotas de código abierto combinadas con procesadores Raspberry Pi, aprovechando la infraestructura científico-técnica singular ya existente en Doñana (ICTS). Pretendemos automatizar la identificación de las especies mediante redes neuronales convolucionales (CNN). Esta propuesta multidisciplinar combinará técnicas tanto ecológicas como de ciencia de datos para resolver tres tareas específicas: 1) Evaluar el efecto del cambio climático en las comunidades de aves de Doñana; 2) Automatizar el proceso computacional de identificación de especies de aves en grandes conjuntos de datos de audio 3) Pronosticar cambios futuros de las comunidades de aves según diferentes escenarios de cambio climático. Los investigadores involucrados en esta propuesta tienen experiencia tanto en ecología como en ciencia de datos y aplicarán su conocimiento profundo de la comunidad de aves de Doñana a las últimas técnicas de deep learning aplicadas al reconocimiento de audio. Esta propuesta tiene un doble impacto: por un lado, nos permitirá conocer de forma fidedigna los cambios en la avifauna como forma de conocer el estado de salud del ecosistema de Doñana; por otro, permitirá un enorme desarrollo de las técnicas de seguimiento automático de la biodiversidad, allanando el camino para establecer una red de seguimiento automático a escala nacional o europea.