Las tortugas marinas existen desde hace más de 100 millones de años en los océanos del planeta. Poseen una fabulosa capacidad de adaptación y han sorteado glaciaciones e incluso la extinción de los dinosaurios. Siendo los animales más longevos de nuestro mundo, hoy penden sobre estas criaturas grandes amenazas como el maremágnum de plásticos que arruina sus ecosistemas, la caza furtiva, el cambio climático y el comercio ilegal de sus caparazones, piel, huevos e incluso carne, el lucro de la actividad humana y el tráfico ilícito.
De las siete especies de tortugas marinas, seis llegan a todos los litorales de México, lo mismo en el Atlántico que en el Pacífico. La única que no visita nuestras costas es la tortuga plana, endémica de Australia.
En una odisea singular las hembras alcanzan la orilla tan solo para anidar en las playas, mientras los machos nunca salen del mar. Son un milagro de la naturaleza porque nada más una de cada mil tortugas que salen del huevo logra sobrevivir a infinidad de peligros, que van desde los diversos depredadores (aves, buitres, mapaches, cangrejos, peces) hasta la actual degradación de su hábitat por la acción humana.
Recientemente la científica estadunidense Camry Allen descubrió que el calor de la arena donde se entierran los huevos determina en última instancia si una cría de tortuga marina es macho o hembra. Y como el cambio climático hace que aumenten las temperaturas en todo el mundo, a esta investigadora de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica en Hawái no le sorprendió encontrar más hembras.
En un esfuerzo por estudiar y tratar de recuperar las poblaciones de las especies de tortugas marinas la tecnología les tiende la mano a estos reptiles marinos mediante el uso de la Inteligencia Artificial (IA): Jorge Luis Compeán, maestro en Ciencias en Sistemas Digitales, desarrolló un sistema de identificación y clasificación de tortugas marinas único en su tipo que busca proporcionar un mejor control para el reconocimiento y la conservación de esta especie que se encuentra en una situación frágil en los mares del globo.
El joven politécnico creó dos nuevos modelos de reconocimiento biométrico que permiten la clasificación y la identificación de este tipo de reptiles caracterizados por el sólido caparazón que protege sus órganos vitales, del que emergen la cabeza, las patas y la cola, empleando únicamente imágenes, lo cual asegura procesos no invasivos.
Ambas propuestas son novedosas y emplean técnicas matemáticas que se optimizaron para la obtención de la información de características biométricas de forma, color y textura relacionadas con cada individuo y con la especie de tortuga marina en cuestión.
También conocidos como quelonios, las técnicas aún vigentes para identificar a las tortugas son a partir del reconocimiento visual de ciertos rasgos biométricos por los tortugueros. También existe la práctica de colocar una placa numerada en la aleta, pero es un método agresivo porque es necesario perforar la extremidad de la tortuga, la cual puede desgarrarse y lesionar al animal si se cae o se atora con una red.
Con la asesoría de los profesores Ciro Andrés Martínez García Moreno y Alejandro Álvaro Ramírez Acosta, del Citedi, Compeán desarrolló un algoritmo de Inteligencia Artificial para extraer características relacionadas directamente con la forma, la textura y el color, a fin de concatenarla a una imagen y entrenar a una red neuronal convolucional desarrollada por él mismo, la cual funciona como las neuronas de la corteza visual primaria del cerebro.
Distinguen rostros de tortuga
Recuerda Compeán que el sistema de reconocimiento con IA nació a petición del Centro de Biotecnología Genómica del IPN. Fue el doctor Miguel Ángel Reyes López (experto en tortugas marinas) el gran impulsor de la idea. Incluso este investigador elaboró una base de datos con fotografías de 30 individuos adquiridas en Colola, Michoacán, de los que se obtuvieron 15 imágenes de cada uno (cinco del lado izquierdo, cinco del lado derecho y cinco con vista superior de la cabeza) para desarrollar el segundo algoritmo de reconocimiento y entrenar a la red neuronal artificial.
El innovador explica que “mediante estas técnicas (matemáticas) se mejora el aprendizaje de los algoritmos, que extraen la información de contenido espacial de manera autónoma por medio de casos prototipo. En este trabajo de investigación se crearon dos bases de datos de imágenes con información filogenética de las tortugas marinas. Una base es referente a especies para su clasificación y la otra aloja imágenes de rostros de tortugas para su identificación”.
También subraya: “Los resultados obtenidos en el modelo propuesto de reconocimiento biométrico de tortugas marinas son superiores a los que utilizan técnicas de inteligencia artificial basadas en una arquitectura de red neuronal AlexNet”.
Este segundo algoritmo puede identificar “las marcas faciales del rostro de las tortugas y otros puntos de interés, como la forma y la textura, que serían como su huella digital, para saber de qué individuo se trata. Es el mismo principio del algoritmo que usa la red social que sugiere etiquetar a una persona que ya ha sido reconocida por el rostro, pero aplicado a esta especie”, comparte el ingeniero en Electrónica.
De acuerdo con Compeán el sistema desarrollado es capaz de identificar y clasificar correctamente tanto al individuo como a la especie a la que pertenece con 96% de exactitud, por lo que la siguiente etapa sería la implementación de estas arquitecturas y algoritmos en un dispositivo móvil para utilizarlo en las playas destinadas a la preservación y conservación de la especie.
Con la certeza de haber logrado una invención sin antecedentes en México, este creador tecnológico pondera que el sistema de reconocimiento de tortugas de IA es el primero en su tipo, ya que en otros países se ha usado en jirafas, elefantes y tigres.
Hace cinco años la revista Current Biology publicó un estudio que demostró que las tortugas marinas vuelven al lugar en que nacieron para reproducirse. Al igual que otros muchos animales se orientan gracias a las líneas invisibles del campo magnético de la Tierra. Esto último abre la posibilidad de que con base en el sistema de reconocimiento de IA de Compeán puedan en los siguientes años darse casos de tortugas que han vuelto a su hábitat costero para aparearse y poner sus propios huevos.
Comprometido con acelerar la creación formal del sistema de identificación en una plataforma amigable que motive y movilice a la gente, los ambientalistas y los tortugueros, el joven investigador ve en un futuro próximo a personas que residen en los linderos de las playas utilizando sus teléfonos inteligentes con el propósito de tomar fotografías de las tortugas y así ayudar a constituir un amplio banco de imágenes que alimente a esta útil herramienta de reconocimiento e identidad potenciada por la IA y en favor de la preservación y el repoblamiento de la portentosa familia de los quelonios.
RECUADROS
Tortugas marinas
Entre la superfamilia de los quelomoideos destacan las siete especies de tortugas marinas: la tortuga plana (Natator depressus), la tortuga verde (Chelonia mydas), la tortuga carey (Eretmochelys imbricata), la tortuga boba (Caretta caretta), la tortuga laúd (Dermochelys coriacea), la tortuga olivácea (Lepidochelys olivacea) y la tortuga bastarda (Lepidochelys kempii).
Las tortugas pueden ser animales muy longevos: viven entre 50 y 80 años; en algunos casos llegan a los 100.
En los meses cálidos las tortugas hembra acuden a las playas en las que ellas mismas nacieron en busca de un punto de anidación. Usando sus aletas traseras estos reptiles excavan un nido en la arena y ponen sus huevos, un proceso que puede durar hasta tres horas. Pueden llegar a poner 100 huevos, que incuban durante aproximadamente 60 días.