Empresa florestal: IA mapeia riquezas biológicas de floresta tropical

by singteam

Se uma árvore cair na floresta tropical do Peru, Greg Asner poderá dizer qual era sua espécie.

Greg Asner, ecologista do Carnegie Institution for Science e da Universidade Stanford, usa inteligência artificial e um método potente de geração de imagens espectrais para mapear a floresta tropical em detalhes sem precedentes. Ao identificar cada espécie de árvore por sua composição química, ele demonstrou que a floresta tropical tem uma diversidade maior do que imaginávamos.

O mapa de Asner elimina as suposições quando se trata de proteger um dos lugares de maior biodiversidade da Terra e identificar novas áreas de conservação.

“Ele realmente aumenta nossa capacidade de salvar florestas e reduzir as mudanças climáticas”, afirma Greg.

Asner captures images of the rainforest using from the Carnegie Airborne Laboratory, a twin-propeller plane turned into a research lab.
Asner captura imagens da floresta usando o Carnegie Airborne Laboratory, um avião turboélice transformado em laboratório de pesquisa.

Ameaças às florestas do Peru

As florestas do Peru cobrem mais de 770.000 quilômetros quadrados, estendendo-se desde as regiões quentes da Amazônia até as montanhas de picos nevados nos Andes. As atividades de exploração de petróleo, desmatamento, criação de gado, mineração ilegal de ouro e, progressivamente, de plantações de palmeiras ameaçam esse meio ambiente. Em uma área na Amazônia, o desflorestamento aumentou 500% desde 2010.

Para entender e proteger uma região tão vasta, Asner e sua equipe coletam dados de um avião turboélice que está muitos quilômetros acima da floresta, o Carnegie Airborne Observatory, equipado com mais de 1.000 kg (2.200 lb) de sensores de alta tecnologia e um conjunto de computadores.

Medindo a concentração de componentes químicos, tais como carbono e nitrogênio, na folhagem das árvores, os pesquisadores identificaram 23 traços florestais que mostram quais estratégias as árvores usam para sobreviver. Algumas espécies crescem para sobreviver, enquanto outras se protegem com compostos químicos defensivos.

Biodiversidade dez vezes maior na floresta tropical

A equipe reduziu de 23 para 7 o número de traços que são fundamentais para identificar comunidades distintas de espécies arbóreas. Usando esses dados e o deep learning acelerado por placas de vídeo, eles geraram mapas que agrupam as espécies com estratégias de sobrevivência semelhantes, possibilitando o mapeamento de 36 tipos de floresta. Anteriormente, o governo peruano e a maioria dos pesquisadores acreditavam que havia apenas três.

Os pesquisadores treinaram seus algoritmos usando a plataforma de computação paralela CUDA, os aceleradores de placas de vídeo NVIDIA Tesla K80 e a cuDNN. Eles descrevem suas descobertas em uma publicação recente na área da Ciência.

Peru's 36 forest types, each mapped in a different psychedelic color
Os 36 tipos de floresta do Peru, cada um mapeado com uma cor diferente.

Mapas adquirem colorido extravagante

O mapa em 3D elaborado pela equipe sobre essas comunidades parece tingido, com coloridos extravagantes de rosa forte, verde fluorescente e 34 outras tonalidades. Para determinar as áreas que mais precisam de proteção, os pesquisadores colocaram esse mapa sobre os mapas do governo peruano que mostram o desmatamento e as áreas protegidas.

“Nos dias de hoje, as decisões sobre conservação são orientadas pelo conhecimento disponível dos diferentes tipos de espécies existentes”, declara Asner.

Os funcionários do governo instalam parques nacionais nas áreas em que imaginam que serão melhor aproveitados para impedir que a terra se desenvolva. Melhor informados, o Peru e os governos locais poderiam posicionar os parques em locais onde eles protegeriam o maior número de espécies por hectare.

“Os governos estão tentando lidar com enormes crises de biodiversidade usando dados de satélite”, afirma Asner. “Se olharmos no Google Earth ou em outras imagens de satélite, a floresta parecerá apenas verde. Isso não diz muito sobre o que há nela”.

Alcance global

Asner e sua equipe mapearam florestas na Califórnia, no Havaí, em Bornéu e no Equador. Mas eles só têm um avião. Ele quer colocar sua tecnologia em órbita e gerar o mapa atualizado da biodiversidade global todo mês.

O desenvolvimento continuará, afirmou ele, mas pelo menos seus mapas poderão contribuir para que os governos evitem as maiores perdas ambientais.

“O mundo muda com tanta rapidez que as pessoas sabem que é preciso estabelecer algumas proteções para a floresta ou ela será exterminada”, declara.

Todas as imagens desta história são cortesias de Greg Asner, Carnegie Institution for Science.

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