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Aprendiendo a escuchar lo que “dice” la naturaleza

Un grupo de investigadores de la U.de.A. ha dedicado la última década a recolectar los sonidos de especies y ecosistemas. ¿Con qué utilidad?

  • Aprendiendo a escuchar lo que “dice” la naturaleza
  • Aprendiendo a escuchar lo que “dice” la naturaleza
  • Juan Manuel Daza lleva 10 años recorriendo ecosistemas para comprender lo que dice la naturaleza. FOTO edwin bustamante
    Juan Manuel Daza lleva 10 años recorriendo ecosistemas para comprender lo que dice la naturaleza. FOTO edwin bustamante
18 de marzo de 2021
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Hay una famosa paradoja en el budismo que se pregunta si un árbol hace ruido al caer en un bosque donde no hay nadie para escucharlo. Un dilema que cuestiona la existencia de la realidad sin un observador, sin alguien que esté ahí para sentirla. El movimiento de las hojas; el aullido del río en su cauce; una lluvia que empapa; el fruto que cae, rebota y se desliza a un metro del tronco; el canto del pájaro posado en una rama; ¿existen sin Juan Manuel Daza y sin Claudia Isaza Narváez?

Ambos han ido detrás de la orquesta que toca sin público y sin director. “Los métodos tradicionales de monitoreo de diversidad consisten en que el profesional se va para el campo y comienza a tomar notas sobre la presencia, abundancia y distribución espacial de las especies”, explica Daza, biólogo de la Universidad de Antioquia. “Así se hace un seguimiento a lo largo del tiempo y el espacio, para determinar si un ecosistema está siendo afectado. Muchas especies generan sonido y es más fácil detectarlas porque se escuchan, no porque se ven”.

Han hecho del escuchar un observar. “Todos hemos oído el “chillido” de los grillos (la estridulación, el sonido que generan al frotar las alas), pero pocos los han visto cantar. Ahí entendimos que había un potencial enorme”. Lo supieron en un azar que se tejió hace 10 años. “En 2011 me invitaron a un encuentro de ingenieros electrónicos sobre inteligencia artificial. Allá conocí a la profesora Isaza. Comenzamos a hablar de los retos para estudiar la diversidad y para monitorearla. Y llegamos a los monitoreos acústicos”.

Aprendiendo a escuchar lo que “dice” la naturaleza

Siendo la memoria un ruido incontrolable de sonidos, silencios compartidos y olvidos involuntarios, ella lo recuerda de forma casi idéntica. “Juan estaba ahí. Se acerca y me dice que necesita ir a campo e identificar dónde están las ranas porque las escucha pero no las ve”, dice Isaza, ingeniera electrónica. “Yo le dije que se me ocurría que ese sonido era una señal que podíamos capturar por unos sensores y sobre eso identificar el patrón del canto de la especie”.

Liderando a un equipo de entre 15 y 20 personas, ambos maestros regaron oídos por bosques, páramos, rastrojos y ciénagas, en busca de sonido.

Grabadoras que capturan durante 1 minuto en intervalos de cada 10, hasta que la batería se gaste, en promedios de mes y medio. Diez años sintiendo la existencia de una fauna que se resiste a ser vista a través de binoculares, que huye del encuentro fortuito con los investigadores, que encuentra en la oscuridad de una caverna inaccesible o en las grietas imposibles de un par de rocas amontonadas, la oportunidad de sobrevivir y el eco del canto, graznido, chillido, zumbido, maullido o grito, con el que se une a la vida.

Diez años caminando trochas, instalando y desinstalando grabadoras, abriendo y descargando archivos de un banco de casi un millón de audios. “Bueno, y con eso, ¿qué hacemos?”, se preguntaron. La naturaleza sonaba, había público, ¿cuál era el mensaje?

Interpretando ondas

La capacidad auditiva humana no solo captura el sonido, lo interpreta. Relaciona lo que escucha a un concepto, a un nombre, a una persona. Así reconoce que la voz de un amigo es de ese amigo y no de otro, o que el croar de una rana es de una especie y no de otra. Según reseña en su investigación sobre el oído humano Pablo Felix Castañeda, adscrito a la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, de Perú, el oído de un adulto puede reconocer y distinguir unos 400. 000 sonidos.

“Estos están ligados al habla, a la música y a los sonidos que producen el hombre y la naturaleza. Los mecanismos del oído analizan automáticamente las ondas sonoras y las compara con las que están acumuladas en la memoria. Así es como se puede saber si cierta nota musical procede de un violín o de una flauta”, escribe Castañeda. La memoria como un repositorio de conocimiento que permite la compleja operación de darle un nombre, una existencia con sentido, a un sonido. La diferencia entre la ignorancia y la comprensión. ¿Cómo dar sentido a un millón de audios?

“Creamos un algoritmo de inteligencia artificial. Le enseñamos al computador cómo cantaba cada una de las ranas. Como cuando a un niño le explicas qué es un lapicero: le muestras varios tipos hasta que se hace un imaginario de lo que es y logre relacionar el concepto de lapicero a una estructura definida”, explica Daza. Es una simulación del proceso cognitivo que hace, de forma instintiva, el oído humano en cuestión de milésimas de segundo. Con la instrucción inicial recibida, la máquina está en capacidad de categorizar los sonidos que el equipo introduce en ella.

Este audio es de la especie A, este otro de la especie B. “Así podemos hacer un patrón de actividad: esta canta en tales horas durante tales días. O esta ha dejado de cantar, posiblemente porque la población está declinando y la especie vaya a desaparecer”, da en el punto Daza. El monitoreo acústico no solo permite reconocer la existencia de la fauna, también su ausencia. El silencio que en la orquesta hace ruido justo porque no lo hace.

“Sería genial que las decisiones de protección ambiental se tomaran usando la información de lo que nos ´dice´ la naturaleza”, apunta Isaza, antes de, finalmente, señalar la primera limitación de una memoria que no es un saco infinito. “Nosotros conocemos las huellas acústicas de ciertas especies, pero no de todas, de hecho no sabemos bien qué nos puede aparecer”.

Construyeron entonces un algoritmo que pudiera reconocer lo desconocido. “Que al menos nos dijera, esto es diferente, se lo separo y usted, investigador, póngale nombre”, explica Isaza. Tal vez la forma más cercana a la sorpresa que la máquina pudo simular. “Nos ayudó a reconocer sonidos que nosotros conocíamos, pero de especies que no habíamos detectado en ciertos ecosistemas”, apunta Daza. Esto último pasó en Anorí y en San Rafael, Oriente del departamento de Antioquia.

Después de ocho años de estar muestreando constantemente en la zona, en una ocasión escucharon un sonido que les llamó la atención en Anorí. En uno de esos escenarios poco comunes, lograron encontrar la especie de rana y determinar que es usual en el Amazonas, una región cuya fauna suele ser endémica (que solo se encuentra allí).

“Poco después, en San Rafael, escuchamos una serie de sonidos similares. Al pedirle a la inteligencia artificial que corroborara, nos dimos cuenta que era la misma especie del Amazonas y no era rara en los bosques de esa zona”, explica Daza. “Nuestra hipótesis es que viven en la parte alta del bosque y uno nunca las ve. A través de las grabaciones permanentes y el algoritmo, supimos que en ocho puntos de los que monitoreamos cantaba la especie”.

Hay una forma práctica de entender lo que este equipo investigador ha logrado: escuchar el comportamiento de las especies que habitan un ecosistema revela la salud de este. Es como aguzar el oído para identificar el extraño crujir de la llanta de un carro o moto que no es común y que indica que se necesita un mecánico.

Un diagnóstico más global requiere comenzar a juntar hilos, no solo del ave o la rana que cantan, sino de cómo cantan ambas bajo la lluvia, en medio del viento, con los frutos cayendo, el río corriendo y, también, la ciudad al fondo. Dejar de escuchar solo la voz y comprender la canción.

¿A qué suena...?

“Empezamos a trabajar sobre un análisis de todo lo que podíamos capturar en ese audio”, explica Isaza. Ya no se concentraron solo en las especies. Se preguntaron, y lo siguen haciendo, cómo está toda la huella sonora. Y cómo la huella del bosque es diferente a la del pastizal o la del rastrojo. “Encontrar un patrón acústico e identificar a qué tipo de ecosistema corresponde la zona en la que tomamos el audio”.

Así como cada especie tiene su canto particular, cada tipo de hábitat también suena diferente. “Si yo estoy monitoreando un bosque, y los sonidos de ese bosque comienzan a cambiar, puedo emitir una alerta. Eso es lo importante de estas técnicas, que nos permiten tomar decisiones antes de que sea demasiado tarde”.

Es la búsqueda por encontrar qué desafina en la orquesta. A esto suena el páramo, el rastrojo, la ciénaga. Y así suena los corredores que las conectan. “Nos gustaría generar mapas de conexión, ¿cómo nuestras zonas geográficas están unidas a partir del audio? ¿Cómo esos patrones de la zona A se parecen a los de la zona B? Y si hay o no un corredor entre esos puntos que estamos analizando”, dice Isaza.

No es un producto terminado. Es una línea de investigación que este grupo de académicos lleva adelantando durante una década. Un logro que solo ha sido posible basado en la conjunción de una serie de fuerzas. Juan Manuel y Claudia son los directores de su propia orquesta, a través de la cual erigen puentes entre la ingeniera electrónica y la inteligencia artificial y la biología.

También ellos aprenden a escucharse y a interpretarse. “No es fácil. Aquí formamos un grupo muy chévere entre ingenieros y biólogos, una ganancia ya muy importante. Esas señales que capturamos de la naturaleza nos están dando mucha información. Al analizarlas con la inteligencia artificial, a veces nos resulta una data que todavía es difícil entender. Ese es el mayor reto”, finaliza Isaza, “trasladar la matemática a algo que tenga un significado biológico”.

Escuchar al árbol que cae en la soledad de un bosque no para asentarse en la seguridad de su existencia. Sí para conocer la onda expansiva de daño que genera su derrumbe. Los peligros de su ausencia.

<i>Juan Manuel Daza</i> lleva 10 años recorriendo ecosistemas para comprender lo que dice la naturaleza. FOTO<b><span class=mln_uppercase_mln> edwin bustamante</span></b>
Juan Manuel Daza lleva 10 años recorriendo ecosistemas para comprender lo que dice la naturaleza. FOTO edwin bustamante
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millón de audios tienen recolectados el equipo investigador de la U.de.A.
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