Contar miles de pingüinos bajo las duras condiciones antárticas no es una tarea sencilla ni rápida. Un equipo de investigadores ha diseñado un algoritmo para que cuatro drones sean capaces de hacerlo de forma completamente autónoma. Durante la pasada campaña, la flotilla consiguió medir dos de las colonias de pingüinos de Adelia más grandes de la Antártida en cuestión de horas, en lugar de días como era habitual

Los laboratorios o las cafeterías de los centros de investigación son los lugares más comunes en los que científicos y científicas comparten cómo avanzan sus investigaciones y los problemas con los que se están encontrando. Pero una boda fue el lugar que conectó el trabajo del ingeniero Mac Schwager con el de la ecóloga Annie Schmidt.

Era junio de 2016. La ecóloga estaba buscando la mejor forma de captar imágenes de una gran colonia de pingüinos en la Antártida y Schwager, investigador del departamento de Ingeniería Mecánica en la Universidad Stanford (Estados Unidos), vio la forma de aportar su granito de arena gracias a su experiencia en el control de equipos de drones autónomos.

“La gente suele decir que las ideas realmente buenas surgen en conversaciones en la máquina de café. Reúna a investigadores de diferentes carreras en un entorno relajado, ¡y sucederán cosas buenas!”, cuenta a El Ágora el ingeniero.

Tres años y medio después de la boda, un investigador del equipo de Schwager viajó a la base antártica estadounidense de McMurdo para poner en marcha el primer vuelo de prueba de un nuevo sistema de imágenes operado por una flotilla de drones gracias a un algoritmo.

Hasta entonces, la ecóloga se valía de fotografías tomadas desde un helicóptero. “Obteníamos una estimación de los polluelos de pingüino contando una muestra de la colonia, pero nos veíamos limitados en algunas áreas por su tamaño, ya que la colonia de Cabo Crozier en particular es demasiado grande para contar de esa manera”, describe a El Ágora Schmidt, que investiga en Point Blue Conservation Science (Estados Unidos).

Según la ecóloga, conocer con exactitud el número de polluelos es importante porque proporciona información muy valiosa sobre el estado de la colonia a día de hoy y dentro de unos años, cuando estas aves se reproduzcan.

Más de 2.000 imágenes

Con la ayuda del algoritmo diseñado por los investigadores, el equipo consiguió examinar en un tiempo récord dos de las colonias de pingüinos de Adelia (Pygoscelis adeliae) más grandes de la Antártida, situadas en el Cabo Crozier y en el Cabo Royds de la isla de Ross. En total, captaron unas 300.000 parejas anidadoras en un área de dos kilómetros cuadrados en Cabo Crozier y unas 3.000 parejas en Cabo Royds. La investigación se publica en la revista Science Robotics.

Tardaron tres horas en recopilar los datos de la colonia más grande, cuando lo habitual es tardar dos días con drones dirigidos por humanos. La principal ventaja del algoritmo es que optimiza las rutas para varios drones, de tal manera que pueden cubrir grandes extensiones con un mínimo de retroceso.

“Las condiciones en la Antártida son las más desafiantes en la Tierra para lanzar un equipo de drones. Kunal Shah, investigador de mi laboratorio y autor principal del estudio, pasó tres meses acampado en una tienda de campaña en la nieve antártica”, recuerda Schwager. Los únicos elementos con los que contaba eran un portátil, energía solar y algunas piezas de repuestos para operar con el equipo de drones durante esos meses. “Es un superhéroe de la investigación en ingeniería”, asegura el investigador.

El algoritmo dividió el área analizada en una cuadrícula y seleccionó las rutas que cubrían todos los puntos. También tuvo en cuenta las limitaciones en la duración de la batería, la altitud y el espacio aéreo. En total, los científicos usaron cuatro drones multirrotor que tomaron más de 2.000 imágenes de las colonias en cada análisis y se unieron después para montar una imagen del área monitorizada.

Una de las ventajas de este sistema es que no requiere intervención humana ya que, una vez que despegan, no hay interacción con la estación terrestre. “Es más difícil determinar rutas para varios drones simultáneamente que para uno solo. Además, la mayoría de los reconocimientos aéreos anteriores con un solo vehículo no tripulado fueron realizados por un piloto humano que volaba el dron desde el suelo. Nuestro sistema es todo automático”, compara Schwager.

Un avance respecto a métodos anteriores

Gracias a estas imágenes, la ecóloga ha conseguido una estimación preliminar del número de pingüinos de Adelia que anidaron en los dos cabos la temporada pasada y la cantidad de polluelos que tuvieron. Además, a partir de las fotografías. ella y su equipo han creado un modelo de superficie muy detallado para conocer mejor cómo las características del terreno donde las aves ponen sus nidos afectan a su capacidad para sacar adelante a sus crías.

Schmidt está a punto de embarcarse en una nueva campaña antártica y espera probar de nuevo el algoritmo. “Debido a la COVID-19 tendremos menos capacidad para hacer múltiples censos este año, pero tenemos la esperanza de poder realizar los suficientes para obtener información clave sobre el número de parejas que anidan y el número de polluelos en diferentes áreas y colonias”, afirma.

Si hablamos de pingüinos y Antártida, uno de los mayores expertos españoles es el biólogo Andrés Barbosa. Este veterano de la ciencia antártica ha viajado allí más de una docena veces y en la pasada campaña estudió cómo afecta el aumento del tráfico marítimo a los movimientos de los pingüinos para alimentarse en el mar.

Él y su equipo también han empezado a utilizar drones para censar colonias de estas aves. Barbosa explica a El Ágora que, antes de usar esta tecnología, los conteos se hacían o bien directamente en la colonia (a mano) o mediante fotografías tomadas desde zonas altas para contar posteriormente los ejemplares que aparecían en las imágenes.

“El uso de drones todavía no está extendido, pero se han comenzado a utilizar hace pocos años y se ha visto que suponen un gran avance”, indica el biólogo del Museo Nacional de Ciencias Naturales. Estos nuevos dispositivos evitan que los investigadores tengan que molestar a los pingüinos cuando penetran en sus colonias para contarlos y también ahorran grandes caminatas, pues las colonias suelen tener grandes dimensiones.

Además, los drones permiten llegar a poblaciones a las que no es posible acceder por tierra o mar debido a las dificultades del terreno. Barbosa ve numerosas posibilidades a esta técnica. “En el futuro, dependiendo del tipo de cámara asociada al dron, se podrán tomar nuevos datos, por ejemplo, de temperatura o de características del terreno donde se asientan las colonias”, sostiene.

De monitorizar cultivos a incendios forestales

En un análisis publicado también en Science Robotics, Marija Popović, investigadora del departamento de Computación del Imperial College de Londres (Reino Unido), valora positivamente el uso de esta tecnología y sus potenciales aplicaciones. Como detalla a El Ágora, pueden usarse equipos de drones para monitorizar cultivos, incendios forestales, zonas costeras, operaciones de búsqueda y rescate, gestionar el tráfico o inspeccionar infraestructuras.

“El uso de varios drones en lugar de uno puede ofrecer más flexibilidad y eficiencia de tiempo y rentabilidad, especialmente, en entornos grandes y complejos”, destaca. En su caso, ha trabajado en la coordinación entre robots de aire y de tierra en el terreno agrícola, comprobando que ambos tipos también pueden operar juntos.

Volviendo a la Antártida, la flotilla de drones soportó bien las bajas temperaturas algo que, según Popović, es un campo de investigación en constante evolución: cómo conseguir que la tecnología se enfrente y siga funcionando frente a condiciones meteorológicas adversas. La investigadora pone como ejemplo AtlantikSolar, un avión impulsado por energía solar cuya meta es cruzar el océano Atlántico, o Sun2ice, usado para monitorizar los glaciares del Ártico.

Los posibles efectos en las aves

Como hemos visto, los científicos han trabajado con pingüinos de Adelia, una especie que conoce muy bien Barbosa. Junto con los pingüinos emperador (Aptenodytes forsteri) son las únicas dos especies de las 18 de estas aves que existen que viven exclusivamente en la Antártida.

“Es una especie que está en declive en algunas zonas, en la península antártica, debido al cambio climático, pero no es el caso en la zona de este estudio donde, hasta el momento, mantiene poblaciones con una cierta estabilidad, aunque son muy susceptibles tanto a la falta de hielo como al exceso”, explica el biólogo.

¿Cómo puede afectar esta tecnología a las aves? Por el momento, faltan estudios científicos que analicen las consecuencias de los sobrevuelos que, dependiendo del tipo de vehículo aéreo, el ruido y las molestias acústicas serán mayores o menores.

“Lo que sabemos hasta ahora es que los vuelos a 50 metros de altura [como los realizados por la flotilla] durante pocos minutos no causan molestias y son suficientes para realizar los censos”, resalta Barbosa. Se desconoce cómo influyen los de menor altura. Tampoco se sabe si las aves podrían experimentar molestias acumuladas de vuelos muy frecuentes y de larga duración. “Queda mucho por saber sobre todas estas cuestiones”, concluye el científico.

Fuente: elagoradiario.com