Baleias podem ser a chave para treinar IA para o Primeiro Contato

As primeiras baleias apareceram em uma forma diferente da que conhecemos hoje há quase 50 milhões de anos. Em contraste, os desenvolvimentos massivos que vemos em torno da Inteligência Artificial hoje são talvez a característica mais moderna de nossos tempos. A convergência desses dois elementos reflete o extenso progresso científico e tecnológico que fizemos ao longo de nossa civilização. Dado que a notícia pode soar incrivelmente inacreditável – a princípio – devemos começar a desvendar isso ao máximo possível. 

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Baleias e Comunicação de Inteligência Não Humana

Uma equipe de cientistas do Instituto SETI, da Universidade da Califórnia Davis e da Alaska Whale Foundation tem estudado as comunicações das baleias jubarte. Eles pretendem desenvolver filtros de inteligência que possam ajudar na busca por inteligência extraterrestre. 

A equipe obteve sucesso significativo quando uma baleia chamada Twain respondeu ao chamado de ‘contato’ reproduzido pelos cientistas no mar via um alto-falante subaquático. O chamado de contato foi modelado em estilo conversacional semelhante ao “sinal de saudação” de uma baleia. A troca durou 20 minutos, e a baleia respondeu a cada chamada reproduzida, correspondendo às variações de intervalo entre cada sinal. 

A Importância do Estudo

De acordo com Brenda McCowan, autora principal da UC Davis, acredita‑se que este seja o “primeiro intercâmbio comunicativo desse tipo entre humanos e baleias jubarte na linguagem das jubartes.” 

De acordo com o Dr. Fred Shape, coautor do estudo:

“As baleias jubarte são extremamente inteligentes, possuem sistemas sociais complexos, fabricam ferramentas – redes de bolhas para capturar peixes – e comunicam‑se extensivamente tanto com cantos quanto com chamadas sociais.” 

A importância do estudo reside no fato de que foi a primeira vez que a comunicação pôde ser estabelecida entre um humano e uma entidade não humana que é inteligente e faz parte de um sistema social complexo. 

O artigo de pesquisa cita algumas características do estilo de comunicação das baleias jubarte que o tornam ainda mais vital como ponto de entrada potencial para treinar Inteligência Artificial para o Primeiro Contato. 

• O cérebro da baleia jubarte possui um grande córtex auditivo e aglomerados de neurônios em fuso.
• A pesquisa acredita que habilidades mentais impressionantes provavelmente sustentam a “maestria acústica superlativa” da jubarte.
• As conquistas acústicas da baleia jubarte não se limitam a sons e chamadas aleatórios. Elas envolvem cantos longos, rítmicos e em constante evolução.
• Assim como os humanos, o canto da baleia jubarte inclui o uso de uma faixa de frequência semelhante composta por elementos sonoros e não sonoros, com silêncio pontuando as vocalizações de duração variável.

Essas características fizeram os pesquisadores acreditarem que a diversidade de sinais que uma baleia pode produzir era um indicativo chave de quão flexível comportamentalmente elas eram e – portanto – poderia proporcionar uma excelente oportunidade para testar tecnologias de interação com uma potencial inteligência não humana. 

Estabelecer primeiros contatos sempre foi um assunto de grande interesse para os pesquisadores. National Geographic define um primeiro contato como o “encontro inicial entre culturas que antes desconheciam uma à outra.” 

O mundo como o vemos hoje é construído a partir de uma cultura, com sua própria língua e costumes sociais, migrando para um novo lugar e misturando‑se com pessoas que vivem lá com outro conjunto de língua e costumes. Por exemplo, nas Américas, o primeiro contato refere‑se ao momento em que os povos indígenas da terra passaram a interagir com os europeus nos séculos XVI e XVII. 

Estabelecer o primeiro contato tem sido até agora demorado e trabalhoso, pois envolve aprender novos sinais – verbais, físicos e escritos. Aprender esses sinais ou padrões de comunicação também implica documentá‑los, descobrir os padrões internos, reproduzi‑los para que o conjunto alienígena de pessoas compreenda e interprete, entre outras coisas. 

Os cientistas sempre se interessaram em usar tecnologia para comunicar‑se com o desconhecido, e a IA tem sido a adição mais recente a esse esforço.

O Uso de IA para Conversar com Não Humanos

De acordo com Karen Bakker, professora da University of British Columbia e Fellow do Radcliffe Institute for Advanced Study:

“Precisamos entender a comunicação não humana em seus próprios termos.”

Esforços rumo a esse objetivo deram origem ao campo da ‘bioacústica digital’ que estuda como a inteligência artificial e sensores aprimorados podem ajudar a observar e decodificar como diversas espécies, incluindo plantas, compartilham informações em seus próprios métodos. 

Uma entrevista entre Karen Bakker e a Scientific American forneceu detalhes sobre como a tecnologia poderia ajudar a comunicar‑se com abelhas. 

Comunicando‑se com Abelhas

A pesquisa relevante foi liderada por Tim Langdraf da Freie University Berlin. Ela implementou com sucesso computadores e algoritmos de deep‑learning para seguir as abelhas enquanto falam entre si por meio de seus movimentos corporais e sons. 

Os resultados positivos foram fruto da combinação prudente de visão computacional com capacidades de processamento de linguagem natural. Os pesquisadores relataram ter aperfeiçoado algoritmos para rastrear abelhas individuais e o impacto que a comunicação de uma abelha pode ter sobre outra. 

Landgraf então codificou essas informações em um robô, nomeando‑o RoboBee. Ele projetou sete ou oito protótipos até chegar a um ‘bee’ que pudesse entrar na colmeia e emitir comandos que as abelhas obedeceriam. Isso levou a uma inclusão robótica que vai além da noção de estabelecer ‘Primeiro Contato’ com uma abelha emitindo comandos, dizendo a ela quando parar, entre outros. 

Esforços como este, modelados em torno do uso de IA para comunicação não humana, foram adotados em outras partes do mundo também. Por exemplo, o Earth Species Project é uma organização sem fins lucrativos dedicada a usar IA para decodificar comunicação não humana.

1. Earth Species Project

A visão motriz do Earth Species Project era aproveitar o aprendizado de máquina moderno para construir representações semânticas poderosas da linguagem que pudéssemos usar para desbloquear a comunicação com outras espécies. O Projeto já fez várias tentativas bem‑sucedidas de entender como os não humanos interagem até hoje. 

O Projeto Repertório Vocal de Corvos, por exemplo, envolveu cientistas seniores de IA trabalhando no mapeamento dos repertórios vocais de duas espécies de corvo. O objetivo do Projeto era entender o papel da comunicação acústica na coordenação de grupo. Os pesquisadores acreditavam que mapear os repertórios vocais do corvo havaiano e do corvo necrófago poderia ajudar a descobrir complexidades culturais e comportamentais cruciais para planejar estratégias eficazes de conversa não humana. 

Outro grupo de cientistas seniores de IA envolvidos no Projeto de descoberta etnográfica auto‑supervisionada tem trabalhado em métodos auto‑supervisionados para interpretar dados coletados de etiquetas transportadas por animais, conhecidas como bio‑loggers. Os bio‑loggers ajudariam os cientistas a registrar os movimentos de um animal e obter áudio‑visual da perspectiva do animal. 

Bioacústica é algo que muitas organizações de grande escala também estão trabalhando. A Microsoft (MSFT ) é um exemplo disso. 

2. Microsoft Research Trabalhando em Bioacústica

Os esforços de bioacústica da Microsoft Research visam aproveitar a IA para processar gravações de áudio de diversas espécies. Eles estudam e exploram diferentes aspectos da produção, dispersão e recepção de sons em animais.

Em um de seus projetos, o laboratório da Microsoft Research está explorando clusters de chamadas para múltiplas espécies animais. Está desenvolvendo modelos de aprendizado auto‑supervisionado que ajudam a explorar clusters de chamadas animais que são de diferentes espécies ou contêm diferentes estereótipos de chamadas da mesma espécie. 

Outro projeto da Microsoft Research está criando uma plataforma automatizada de análise bioacústica chamada Akoustos. A plataforma de análise pretende ajudar organizações de conservação e pesquisadores com anotação e análise acústica automatizadas usando técnicas de aprendizado de máquina. Ela permitirá que usuários enviem arquivos de áudio e rótulos correspondentes para a plataforma. A plataforma também será capaz de processar automaticamente dados de áudio e construir modelos complexos de aprendizado de máquina. 

Em outro projeto da Microsoft Research, intitulado ‘Usando bioacústica para classificação multiespécies’, a equipe avalia redes neurais convolucionais profundas para classificar as chamadas de 24 espécies de aves e anfíbios. 

No ano fiscal de 2022, a Microsoft reportou US$198 bilhões em receita e US$83 bilhões em lucro operacional. Foi a primeira vez que a Microsoft Cloud ultrapassou US$100 bilhões em receita anualizada. 

Em 2022, a Microsoft forneceu US$3,2 bilhões em tecnologia doada e com desconto para 302.000 organizações sem fins lucrativos que atendem mais de 1,2 bilhão de pessoas globalmente. 

3. Google IA para o Bem Social

Já se passaram quase quatro anos desde que a equipe de bioacústica do Google IA para o Bem Social criou um modelo de ML que ajuda a comunidade científica a detectar sons de baleias jubarte usando gravações acústicas. O Google desenvolveu essa ferramenta em colaboração com a National Oceanic and Atmospheric Association para ajudar biólogos a estudar comportamentos, padrões, populações de baleias e possíveis interações humanas. 

O Projeto foi desenvolvido em conformidade com os princípios de IA do Google, que “reconhecem que tecnologias avançadas podem levantar desafios importantes que devem ser abordados de forma clara, cuidadosa e afirmativa.”

O Projeto do Google capacita usuários a usar IA para explorar milhares de horas de cantos de baleias jubarte e fazer suas próprias descobertas com o Pattern Radio. 

A Alphabet (GOOG ), organização-mãe do Google, registrou uma receita de US$76,69 bilhões no trimestre encerrado em 30 de setembro de 2023. Seu lucro líquido no trimestre foi de quase US$20 bilhões, com um EPS diluído de US$1,55. 

4. Arbimon da Rainforest Connection

A organização sem fins lucrativos de tecnologia de conservação Rainforest Connection desenvolveu uma plataforma online de análise de áudio chamada Arbimon. O objetivo é tornar a análise de dados bioacústicos mais fácil e acessível. 

Arbimon é uma plataforma online gratuita. Cientistas e ecologistas podem usá‑la para enviar seus dados de áudio e analisá‑los da maneira mais avançada possível. A plataforma equipa os usuários com ferramentas para detectar sons nos dados de áudio e agrupá‑los com base em alcance, frequência e outros fatores semelhantes. 

Usando o Arbimon, será possível processar 10.000 arquivos em questão de segundos. E segundo Burhan Yassin, CEO da Rainforest Connection:

“A plataforma foi projetada especificamente para suprir a lacuna entre pesquisa e conservação, de modo que possamos chegar a um ponto onde possamos impulsionar ações de conservação no terreno.” 

À medida que coleta mais dados, o Arbimon planeja começar a mapear como a biodiversidade se apresenta de forma holística. A cada poucos dias, o Arbimon adiciona entre 2 e 3 milhões de gravações. Leva anos para institutos de pesquisa coletarem essa quantidade de dados. 

A plataforma agora tem mais de 114 milhões de gravações enviadas, com cerca de 3.000 cientistas que a utilizam ou a utilizam. 

Com sede em Katy, Texas, Estados Unidos, Rainforest Corporation é uma organização sem fins lucrativos. Recebeu US$500.000 em concessões da Patrick J. McGovern Foundation em 20 de dezembro de 2023. 

5. Consórcio Bioacoustic AI

Este consórcio orientado por pesquisa abrange oito países e dez projetos de doutorado. Inclui 23 investigadores experientes, nove universidades/institutos de pesquisa, dois museus, 5 PMEs, 3 ONGs e uma organização governamental. 

A visão ou propósito do consórcio é “dar sentido aos sons dos animais usando IA.” Em nível funcional, o programa de pesquisa do consórcio desenvolve novos métodos de IA para som diretamente dentro do contexto aplicado de monitoramento acústico da vida selvagem. O Projeto acredita que entender melhor os animais ajudaria a proteger a biodiversidade, e a IA pode ajudar a monitorar uma variedade de espécies. 

O consórcio está a caminho de desenvolver formulações de tarefas de IA de melhor qualidade adequadas às restrições especiais das tarefas de monitoramento da vida selvagem, incluindo o monitoramento de aves e mamíferos de difícil detecção em paisagens sonoras europeias e tropicais. As técnicas de IA ajudarão a conectar os sons dos animais com a estrutura social e comportamental das vidas animais.

Primeiro Contato Baseado em IA para o Bem

A busca por desvendar o desconhecido tem sido consistentemente a força motriz na criação da extensa base de conhecimento da civilização humana ao longo do tempo. A IA está acelerando a taxa com que avançamos na decodificação de sinais e línguas anteriormente desconhecidos. Construir relacionamentos com entidades não humanas aprimorará nossa compreensão delas, levando a uma proteção mais eficaz. À medida que a biodiversidade e a sustentabilidade se tornam prioridades universais, está quase na hora de aproveitar a vasta riqueza de conhecimento disponível no reino não humano.