Profundizando nuestro conocimiento del océano con IA y aprendizaje automático

Desafío del cliente: LoVe Ocean Observatory quería analizar más rápidamente las enormes cantidades de datos que recopila de los sensores oceánicos para informar mejor la conversación sobre la conservación marina.

Solución: el observatorio se asoció con Capgemini y Amazon Web Services como parte de la última versión del Global Data Science Challenge, a través del cual se desarrolló una solución basada en inteligencia artificial y aprendizaje automático.

Beneficios:

• Procesamiento de datos más rápido
• Identificación de puntos clave adicionales para ampliar la comprensión del medio ambiente marino
• Mayor capacidad para proporcionar rápidamente datos en tiempo real

Cuando se considera el estado de preservación ambiental, es esencial recordar que alrededor del 70% de la superficie total de la Tierra está cubierta por agua. De esto, la mayoría está compuesta por océanos, que juegan un papel increíblemente importante en el mantenimiento del ecosistema global. De hecho, los océanos generan el 50% del oxígeno del planeta, absorben el 25% de todas las emisiones de CO2 y capturan el 90% del calor adicional generado por esas emisiones. A pesar de su enorme importancia, los océanos siguen estando en gran parte inexplorados y, como resultado, no se comprenden lo suficiente.

“El océano es una parte clave de nuestro ecosistema global”, dice Sissel Rogne, directora general del Instituto de Investigación Marina (IMR). “Está cambiando rápidamente, y no siempre entendemos cómo o por qué. Según la Evaluación Mundial de los Océanos, debido a la multitud y naturaleza compleja de los factores de estrés en el medio ambiente oceánico, el mundo se está quedando sin tiempo para salvarlo y gestionarlo de manera sostenible”.

El Observatorio Oceánico de Lofoten-Vesterålen (LoVe Ocean), ubicado en el norte de Noruega, busca arrojar luz sobre el ecosistema marino mediante la transmisión de datos en tiempo real al Centro Nacional de Datos Marinos.

“Supervisamos procesos cruciales que brindan nuevos conocimientos sobre la vida marina, como el momento de la floración primaveral, la migración de poblaciones de peces de importancia ecológica y comercial, y parámetros relacionados con el cambio climático, como la temperatura del océano, la salinidad, el pH y el CO2”, explica Bjørn. Arvid Sætren, Director Digital del IMR. “Estos datos se utilizan para mejorar nuestra capacidad de pronosticar el estado general del océano, la variabilidad en el medio ambiente oceánico y el impacto humano”.

A lo largo de un período de diez años, LoVe Ocean ha recopilado más de 100 terabytes de datos de un sistema que consta de cables submarinos de fibra óptica y nodos de sensores que cubren una gran área desde tierra hasta las profundidades del mar. Pero mientras la cantidad de información ha crecido, las técnicas de revisión manual han tenido problemas para mantenerse al día con el gran volumen de datos entrantes. En respuesta, LoVe Ocean decidió utilizar la automatización para mantener el ritmo y garantizar que proporcionara una imagen más completa del entorno oceánico.

La competencia lleva a la innovación

Afortunadamente, el observatorio encontró un socio con valores similares y una declaración de misión alineada en Capgemini. Los socios acordaron utilizar el proyecto como tema del Global Data Science Challenge (GDSC) anual, un evento gestionado por Capgemini en colaboración con Amazon Web Services (AWS) en el que miles de expertos de todo el mundo se dedican a la tarea de crear una solución para un desafío relacionado con los datos.

Cuando se lanzó la cuarta edición del GDSC con el objetivo de permitir que LoVe Ocean revisara y analizara los datos más rápidamente, los equipos con un total de casi 1200 participantes compitieron para desarrollar un concepto para una solución basada en IA que aproveche la tecnología de AWS, como Amazon S3, Amazon SageMaker y Amazon ECR.

Al final del período de planificación y conceptualización, un panel compuesto por partes interesadas de alto nivel tanto del Observatorio como de Capgemini revisó las soluciones presentadas y determinó los resultados finales. La propuesta del equipo ganador incluía un conjunto de soluciones centradas en el uso de IA y aprendizaje automático para extraer automáticamente datos pertenecientes a una amplia variedad de elementos únicos del ecosistema marino.

“Esto ayudó con la gestión general de los datos del observatorio y la extracción de información valiosa que había sido imposible de hacer manualmente”, dice Zhiwei Jiang, CEO de Insights & Data en Capgemini. “Obtuvimos conocimientos sobre cómo procesar la recopilación de datos en circunstancias extremas, cómo analizar una amplia gama de datos de series temporales y cómo los patrones de migración biomarina interactúan con varias características de la vida submarina”.

Además, el equipo seleccionó una serie de puntos clave para ayudar a refinar aún más la forma en que LoVe Ocean y sus investigadores observan los cambios en el océano.

Proporcionar conocimientos oceánicos

Con la solución elegida, LoVe Ocean y Capgemini ahora cambiarán su atención del desarrollo a la implementación. Una vez que las soluciones basadas en inteligencia artificial y aprendizaje automático se implementen con éxito, las organizaciones esperan que los datos sean mucho más accesibles y representen una visión más completa del mundo que se encuentra bajo el agua, así como el impacto de la humanidad en él. Esta información completa se transmitirá en tiempo real para que una gran comunidad de biólogos e investigadores pueda beneficiarse de una comprensión más amplia de los ecosistemas oceánicos.

Ahora con el poder para proporcionar datos críticos de manera más rápida y completa a las comunidades de biólogos marinos y conservacionistas, LoVe Ocean podrá liderar la conversación sobre cómo los océanos están cambiando y cómo se pueden proteger. Con la automatización proporcionando la palanca clave para transformar los datos en una visión de esta parte expansiva y en gran parte inexplorada del planeta, los investigadores podrán predecir mejor cómo el comportamiento humano y el cambio climático afectarán a los ecosistemas marinos.

Como el trabajo realizado por LoVe Ocean y el IMR ya están conectados con la ONU, estos datos seguirán desempeñando un papel en la configuración de la política internacional y los esfuerzos de conservación. Al utilizar la IA y el aprendizaje automático, el observatorio ha moldeado activamente el futuro que quiere y seguirá teniendo un impacto positivo en el mundo.

“Nuestro propósito es apoyar el desarrollo sostenible de la economía oceánica”, dice Rogne. “Son los datos los que nos ayudan a lograr este objetivo. A través de este desafío, esperamos garantizar un desarrollo integral de la capacidad y un acceso equitativo a los datos y conocimientos en todos los aspectos de las ciencias oceánicas y para todas las partes interesadas”.

“El equipo seleccionó varias cosas que ahora estamos investigando”, dice Sætren. “Por ejemplo, la vocalización de las ballenas, las características oceanográficas y de las mareas que aún no habíamos reconocido, y la fuerte influencia del clima en el medio ambiente”.