Los sistemas de redes neuronales aseguran la identificación acústica de tres especies de delfines en el Mediterráneo

20/02/2014. Los cetáceos son muy sensibles a los cambios medioambientales al estar situados en el eslabón superior de la cadena alimentaria del ecosistema marino. Para conocer cómo les afecta el cambio climático es necesario llevar a cabo registros y análisis de las oscilaciones de sus poblaciones.

Esas bases de datos requieren de una identificación previa y precisa de las diferentes especies de cetáceos.  En este sentido, la identificación acústica es una herramienta poco utilizada pero con muchas posibilidades en cetáceos, si bien su uso en estos animales reviste cierta dificultad. Ello es debido a que los cetáceos son de comportamiento muy esquivo y solo salen a la superficie para respirar. Los hidrófonos del barco oceanográfico, que graban sus emisiones acústicas dentro del agua, permiten una identificación segura siempre que se produzca avistamiento en la superficie. Pero en ocasiones, la falta de visibilidad o las grabaciones nocturnas son un obstáculo para la correcta identificación.

Para resolver esta dificultad, un profesor y varios alumnos de Biología de la Universidad de Extremadura han colaborado con la Asociación EDMAKTUB, dedicada al estudio de los cetáceos en el Mediterráneo, y han propuesto un método de análisis del sonido emitido por estos animales, basado en el análisis de sus espectros acústicos por redes neuronales. “Con grabaciones de identificación seguras hemos elaborado esta red neuronal para identificaciones no seguras”, así resume Daniel Patón los resultados del trabajo. A partir de las grabaciones aportadas por el barco de EDMAKTUB, Patón y su equipo, han construido una red neuronal multinomial que permite identificar de manera eficaz tres especies de delfín objeto de estudio: el Delfín mular (Tursiops truncatus), el Delfín listado (Stenella coeruleoalba) y el calderón gris (Grampus griseus). Los resultados del estudio serán presentados en la Conferencia Anual de la “European Cetacean Society”, que tendrá lugar del 5 al 9 de abril en Lieja, Bélgica. Bajo el título “Mamíferos marinos, testigos del cambio medioambiental”, la conferencia abordará las consecuencias del cambio global en estas especies, así como, los principales peligros que les acechan en el futuro.

Ventajas de las redes neuronales

Las redes neuronales se inspiran en el funcionamiento de nuestro cerebro y, a diferencia del cálculo estadístico convencional, tienen la habilidad de aprender, por eso a las unidades de cómputo se las llaman neuronas. “Constituyen un sistema de cálculo empleado en resolución de problemas no lineales, como es nuestro caso”, explica el investigador. Cada “neurona” sopesa entre las diferentes entradas hasta que optimiza la salida de datos, imitando las sinapsis neuronales. Estas ventajas convierten a las redes neuronales en herramientas muy apropiadas para resolver diferentes problemas de clasificación o predicción que van desde el  reconocimiento facial, hasta la identificación de la voz y la predicción del clima, entre otros.

Aquí, la aplicación de redes neuronales se ajusta perfectamente para clasificar las especies teniendo en cuenta la variabilidad del comportamiento acústico de los cetáceos y su amplio margen de frecuencias de sonido. Existe una gran variabilidad acústica entre los individuos de estas tres especies; ya que emiten ondas que oscilan entre los 20 y los 200.000 Hz. Por encima del umbral del oído humano que es de 20Khz, se considera ultrasonido. Los delfines usan ultrasonido para ecolocalizar a sus presas, orientarse y en la comunicación social, explica el investigador. El programa recopila la variabilidad de cada especie  y le asigna una probabilidad de identificación. “Después de 5000 repeticiones el modelo de redes neuronales obtuvo un 100% de identificaciones correctas. Hemos validado la red con nuevas grabaciones y funciona perfectamente”, asegura Daniel Patón, que apuesta por el desarrollo de un software en el futuro que pueda ser manejado por los barcos oceanográficos para la identificación en tiempo real de más especies de cetáceos y el seguimiento de sus poblaciones.

Asociación EDMAKTUB

La asociación EDMAKTUB es una organización sin ánimo de lucro, dedicada al estudio y la  divulgación del medio acuático, especialmente los cetáceos. Fue fundada en 2000 y está presidida por Eduard Degollada. Su equipo científico está formado por destacados especialistas en campos como la veterinaria, la biología y la educación, los cuales tienen interés común en el estudio del mar y su conservación, con especial énfasis en los cetáceos.