Las ballenas pueden ser la clave para entrenar IA para el primer contacto

Las primeras ballenas aparecieron en una forma diferente a la que conocemos hoy hace casi 50 millones de años. En contraste, los enormes desarrollos que vemos en Inteligencia Artificial hoy son quizás la característica más moderna de nuestro tiempo. La convergencia de estos dos elementos refleja el amplio progreso científico y tecnológico que hemos logrado a lo largo de nuestra civilización. Dado que la noticia puede sonar increíblemente increíble – al principio – debemos comenzar desentrañándola en la mayor medida posible. 

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Ballenas y Comunicación de Inteligencia No Humana

Un equipo de científicos del Instituto SETI, la Universidad de California Davis y la Alaska Whale Foundation ha estado estudiando las comunicaciones de las ballenas jorobadas. Pretenden desarrollar filtros de inteligencia que puedan ayudar a buscar inteligencia extraterrestre. 

El equipo obtuvo un éxito significativo cuando una ballena llamada Twain respondió a la llamada de ‘contacto’ reproducida por los científicos en el mar mediante un altavoz submarino. La llamada de contacto se modeló en un estilo conversacional que asemejaba una ‘señal de saludo’ de la ballena. El intercambio duró 20 minutos, y la ballena respondió a cada llamada reproducida, coincidiendo con las variaciones de intervalo entre cada señal. 

La Importancia del Estudio

Según Brenda McCowan, autora principal en UC Davis, se cree que este es el “primer intercambio comunicativo de este tipo entre humanos y ballenas jorobadas en el idioma de la ballena jorobada.” 

Según el Dr. Fred Shape, coautor del estudio:

“Las ballenas jorobadas son extremadamente inteligentes, poseen sistemas sociales complejos, crean herramientas — redes de burbujas para atrapar peces — y se comunican extensamente tanto con cantos como con llamadas sociales.” 

La importancia del estudio radica en que esta fue la primera vez que se pudo establecer comunicación entre un humano y una entidad no humana que es inteligente y forma parte de un sistema social complejo. 

El artículo de investigación citó algunas características del estilo de comunicación de las ballenas jorobadas que lo hacen aún más vital como posible punto de entrada para entrenar Inteligencia Artificial para el Primer Contacto. 

• El cerebro de la ballena jorobada alberga una gran corteza auditiva y conglomerados de neuronas en huso.
• La investigación cree que las impresionantes habilidades mentales probablemente sustentan la “sobresaliente destreza acústica” de la ballena jorobada.
• Los logros acústicos de la ballena jorobada no se limitan a sonidos y llamadas aleatorias. Involucran cantos extensos, rítmicos y en constante evolución. 
• Al igual que los humanos, el canto de la ballena jorobada incluye el uso de una banda de frecuencia similar compuesta de elementos sonoros y no sonoros, con silencios que puntúan las vocalizaciones de duración variable. 

Estas características hicieron que los investigadores creyeran que la diversidad de señales que una ballena puede producir era una indicación clave de cuán flexible era su comportamiento y, por lo tanto, podría ofrecer una excelente oportunidad para probar tecnologías que interactúen con una posible inteligencia no humana. 

Establecer primeros contactos siempre ha sido un tema de gran interés para los investigadores. National Geographic define un primer contacto como el “encuentro inicial entre culturas que previamente desconocían la existencia de la otra.” 

El mundo tal como lo vemos hoy está construido a partir de una cultura, con su propio idioma y costumbres sociales, que migra a un nuevo lugar y se mezcla con personas que viven allí con otro conjunto de idioma y costumbres. Por ejemplo, en las Américas, el primer contacto se refiere a cuando los pueblos indígenas del territorio comenzaron a interactuar con los europeos en los siglos XVI y XVII. 

Establecer el primer contacto ha sido hasta ahora un proceso que consume tiempo y es engorroso, ya que implica aprender nuevas señales — verbales, físicas y escritas. Aprender estas señales o patrones de comunicación también implica documentarlos, descubrir los patrones internos, reproducirlos para que el grupo ajeno los entienda e interprete, y más. 

Los científicos siempre han estado interesados en usar la tecnología para comunicarse con lo desconocido, y la IA ha sido la última incorporación a ese esfuerzo.

El Uso de la IA para Hablar con No Humanos

Según Karen Bakker, profesora de la Universidad de Columbia Británica y Fellow del Radcliffe Institute for Advanced Study:

“Necesitamos entender la comunicación no humana en sus propios términos.”

Los esfuerzos hacia este objetivo han dado origen al campo de la ‘bioacústica digital’, que estudia cómo la inteligencia artificial y los sensores mejorados pueden ayudar a observar y descifrar cómo una variedad de especies, incluidas las plantas, comparten información a su manera. 

Una entrevista entre Karen Bakker y Scientific American proporcionó detalles sobre cómo la tecnología podría ayudar a comunicarse con las abejas. 

Comunicándose con Abejas

La investigación relevante fue liderada por Tim Langdraf de la Freie University Berlin. Se desplegaron con éxito computadoras y algoritmos de aprendizaje profundo para seguir a las abejas mientras se comunicaban entre sí mediante sus movimientos corporales y también sonidos. 

Los resultados positivos fueron el resultado de combinar prudentemente visión por computadora con capacidades de procesamiento de lenguaje natural. Según se informa, los investigadores perfeccionaron algoritmos para rastrear abejas individuales y el impacto que la comunicación de una abeja puede tener sobre otra. 

Landgraf luego codificó esta información en un robot, al que llamó RoboBee. Diseñó siete u ocho prototipos para crear eventualmente una ‘abeja’ que pudiera entrar en la colmena y emitir órdenes que las abejas obedecieran. Esto llevó a una inclusión robótica que va más allá de la noción de establecer un ‘Primer Contacto’ con una abeja que emite comandos, indicando a la abeja cuándo detenerse, y más.

Esfuerzos como este, modelados en torno al uso de IA para lograr comunicación no humana, también se han adoptado en otras partes del mundo. Por ejemplo, el Earth Species Project es una organización sin fines de lucro dedicada a usar IA para descifrar la comunicación no humana.

1. Earth Species Project

La visión impulsora del Earth Species Project era aprovechar el aprendizaje automático moderno para crear poderosas representaciones semánticas del lenguaje que podamos usar para desbloquear la comunicación con otras especies. El proyecto ha realizado varios intentos exitosos para comprender cómo interactúan los no humanos hasta la fecha. 

El proyecto Crow Vocal Repertoire, por ejemplo, involucró a científicos senior de investigación en IA para trabajar en el mapeo de los repertorios vocales de dos especies de cuervo. El objetivo del proyecto era comprender el papel de la comunicación acústica en la coordinación grupal. Los investigadores creían que mapear los repertorios vocales del cuervo hawaiano y del cuervo carroñero podría ayudar a descubrir complejidades culturales y conductuales cruciales para planificar estrategias efectivas de conversación no humana. 

Otro grupo de científicos senior de investigación en IA involucrados en el proyecto de descubrimiento etnográfico auto-supervisado ha estado trabajando en métodos auto-supervisados para interpretar datos recopilados de etiquetas portadas por animales, conocidas como bio-registradores. Los bio-registradores ayudarían a los científicos a registrar los movimientos de un animal y obtener audio y video desde la perspectiva del animal. 

La bioacústica es algo con lo que también trabajan muchas organizaciones a gran escala. Microsoft (MSFT ) es un ejemplo de ello. 

2. Microsoft Research Working on BioAcoustics

Los esfuerzos de bioacústica de Microsoft Research están dirigidos a aprovechar la IA para procesar grabaciones de audio de diversas especies. Estudia y explora diferentes aspectos de la producción, dispersión y recepción del sonido en los animales.

En uno de sus proyectos, el laboratorio de Microsoft Research está explorando agrupaciones de llamadas para múltiples especies animales. Está desarrollando modelos de aprendizaje auto-supervisado que ayudan a explorar agrupaciones de llamadas animales que provienen de diferentes especies o que contienen diferentes estereotipos de llamadas de la misma especie. 

Otro proyecto de Microsoft Research está diseñando una plataforma de análisis bioacústico automatizada llamada Akoustos. La plataforma de análisis pretende ayudar a organizaciones de conservación e investigadores con la anotación y análisis acústico automatizado mediante técnicas de aprendizaje automático. Permitirá a los usuarios subir archivos de audio y etiquetas correspondientes a la plataforma. La plataforma también será capaz de procesar automáticamente datos de audio y construir modelos de aprendizaje automático complejos. 

En otro proyecto de Microsoft Research, titulado ‘Uso de bioacústica para clasificación multiespecie’, el equipo evalúa redes neuronales convolucionales profundas para clasificar las llamadas de 24 especies de aves y anfibios. 

En el año fiscal 2022, Microsoft reportó US$198 mil millones en ingresos y US$83 mil millones en ingreso operativo. Fue la primera vez que Microsoft Cloud superó los US$100 mil millones en ingresos anualizados. 

En 2022, Microsoft proporcionó US$3.2 mil millones en tecnología donada y con descuento a 302,000 organizaciones sin fines de lucro que sirven a más de 1.2 mil millones de personas a nivel mundial. 

3. Google AI for Social Good

Han pasado casi cuatro años desde que el equipo de bioacústica de Google AI for Social Good creó un modelo de ML que ayuda a la comunidad científica a detectar sonidos de ballenas jorobadas mediante grabaciones acústicas. Google desarrolló esta herramienta en colaboración con la National Oceanic and Atmospheric Association para ayudar a los biólogos a estudiar los comportamientos, patrones, poblaciones de ballenas y posibles interacciones humanas. 

El proyecto se ha desarrollado de acuerdo con los principios de IA de Google, que “reconocen que las tecnologías avanzadas pueden plantear desafíos importantes que deben abordarse de manera clara, reflexiva y afirmativa.”

El proyecto de Google permite a los usuarios aprovechar la IA para explorar miles de horas de cantos de ballenas jorobadas y hacer sus propios descubrimientos con Pattern Radio. 

Alphabet (GOOG ), la organización matriz de Google, registró unos ingresos de US$76.69 mil millones para el trimestre que terminó el 30 de septiembre de 2023. Su ingreso neto para el trimestre fue de casi US$20 mil millones, con un BPA diluido de US$1.55. 

4. Arbimon by Rainforest Connection

La organización sin fines de lucro de tecnología de conservación Rainforest Connection ha desarrollado una plataforma de análisis de audio en línea llamada Arbimon. El objetivo es facilitar y hacer más accesible el análisis de datos de bioacústica. 

Arbimon es una plataforma en línea gratuita. Los científicos y ecologistas pueden usarla para subir sus datos de audio y analizarlos de la manera más avanzada posible. La plataforma brinda a los usuarios herramientas para detectar sonidos en los datos de audio y agruparlos según rango, frecuencia y otros factores similares. 

Usando Arbimon, será posible procesar 10,000 archivos en cuestión de segundos. Y según Burhan Yassin, CEO de Rainforest Connection:

“La plataforma fue diseñada específicamente para abordar la brecha entre la investigación y la conservación, de modo que podamos llegar a un punto donde podamos impulsar acciones de conservación en el terreno.” 

A medida que sigue recopilando más datos, Arbimon planea comenzar a mapear cómo se ve la biodiversidad a nivel holístico. Cada pocos días, Arbimon añade entre 2 y 3 millones de grabaciones. A los institutos de investigación les lleva años recopilar esa cantidad de datos. 

La plataforma ahora tiene más de 114 millones de grabaciones subidas, con alrededor de 3,000 científicos que la han usado o la están usando. 

Con sede en Katy, Texas, Estados Unidos, Rainforest Corporation es una organización sin fines de lucro. Recibió subvenciones por valor de US$500,000 de la Patrick J. McGovern Foundation el 20 de diciembre de 2023. 

5. Bioacoustic AI Consortium

Este consorcio impulsado por la investigación abarca ocho países y diez proyectos doctorales. Incluye a 23 investigadores experimentados, nueve universidades/institutos de investigación, dos museos, 5 pymes, 3 ONG y una organización gubernamental. 

La visión o propósito del consorcio es “dar sentido a los sonidos de los animales usando IA”. A nivel funcional, el programa de investigación del consorcio desarrolla nuevos métodos de IA para el sonido directamente dentro del contexto aplicado de la monitorización acústica de la vida silvestre. El proyecto cree que comprender mejor a los animales ayudaría a proteger la biodiversidad, y la IA puede ayudar a monitorear una variedad de especies. 

El consorcio está en camino de desarrollar formulaciones de tareas de IA de primera clase adecuadas para las restricciones especiales de las tareas de monitorización de vida silvestre, incluida la monitorización de aves y mamíferos difíciles de detectar en paisajes sonoros europeos y tropicales. Las técnicas de IA ayudarán a conectar los sonidos de los animales con la estructura social y conductual de sus vidas.

Primer Contacto Basado en IA para el Bien

La búsqueda de descubrir lo desconocido ha sido consistentemente la fuerza impulsora en la creación de la extensa base de conocimientos de la civilización humana a lo largo del tiempo. La IA está acelerando el ritmo al que avanzamos hacia el descifrado de señales y lenguajes previamente desconocidos. Construir relaciones con entidades no humanas mejorará nuestra comprensión de ellas, conduciendo a una protección más eficaz. A medida que la biodiversidad y la sostenibilidad se convierten en prioridades universales, es casi el momento de aprovechar la inmensa riqueza de conocimientos disponible en el reino no humano.