En el FathomVerse

Un pez, dos peces, ¿qué demonios eres, pez?

Un sifonóforo transparente flota ingrávido en los monitores frente a nosotros, suspendido en una sopa que se mueve silenciosamente de nieve marina y mar zafiro; una delicada escultura viviente de Chihuly hecha de agua y proteínas meticulosamente organizadas.

“No puedo decir si eso es la cabeza o la cola...” 
“Está bien, el algoritmo tampoco puede.” 
“¿Es ese el videojuego? ‘¿Es esto una cabeza? ¿O un trasero?’”

Suaves risas resuenan en la cabina, amortiguadas por el equipo, la proximidad y las mascarillas. Es finales de octubre de 2021, y hay una alegría contagiosa a bordo ya que las operaciones de campo con nuestro socio de investigación y tecnología, los buques de investigación de MBARI, están en marcha nuevamente después de su pausa pandémica. He sido invitado a ser una mosca entusiasta en la pared mientras dos de los biólogos del Acuario acompañan a la tripulación de MBARI durante el día para buscar en el mar animales gelatinosos que se unan a nuestra exhibición En lo Profundo.

La cabina en sí es en realidad el interior de un pequeño contenedor de carga que descansa en la cubierta del buque de investigación Rachel Carson. Normalmente, el compañero emparejado del vehículo operado remotamente (ROV) mucho más grande Ventana, con una sala de control dedicada a bordo, en este viaje, el R/V Rachel Carson alberga al acertadamente llamado MiniROV.

Con un tercio del tamaño de sus hermanos mayores ROV Ventana y Doc Ricketts, el MiniROV viene con su propia sala de control portátil construida dentro de un contenedor de envío, lo que le permite la libertad de ser transportado y desplegado para expediciones alrededor del mundo. Dentro del centro metálico, una pared está completamente dedicada a docenas de monitores y torres de computadoras, dejando justo el espacio suficiente para que las personas se paren y maniobren a su alrededor entre taburetes dispersos y sillas de oficina en la cálida luz roja que llena el espacio, prometiendo mantener nuestra visión aguda para detectar pequeños tesoros que flotan en la oscuridad.

En uno de los monitores, aparecen dos cuadros huecos—uno cian y otro magenta—enmarcando el frágil cuerpo de los numerosos zooides coloniales del sifonóforo; los cuadros titilan, parpadeando mientras una computadora intenta identificar al animal dentro.

Pasamos unos minutos más grabando a este delicado viajero, el MiniROV maniobrando alrededor de su cuerpo de varios metros de largo—el organismo más grande que hemos avistado, y avistaremos, en todo el día—pilotado hábilmente por manos diestras y lo que parece un joystick de videojuego de los años 90. Satisfechos el algoritmo y los científicos, seguimos adelante, continuando nuestra expedición a través de las aguas intermedias de la Bahía de Monterey.

Estamos en el mar durante nueve horas ese día, saliendo antes del amanecer y regresando a casa cuando el sol comienza a ponerse en la tarde de otoño. De ese solo viaje, se han capturado horas de metraje del mar profundo, listas para ser catalogadas y analizadas de vuelta en la costa.

MBARI ha filmado casi 30,000 horas de video del mar profundo, todo revisado y catalogado por expertos en su Video Lab, quienes identifican manualmente los animales, entornos y objetos avistados en cada inmersión. Ese equipo es responsable de etiquetar más de 10 millones de animales y otras características de interés en los últimos 35 años, la biblioteca más grande de datos de video anotados del mar profundo en el mundo.

Pero en este viaje, ingenieros y científicos estaban probando una nueva pieza de tecnología para asistir a esos expertos—un algoritmo de aprendizaje automático entrenado para identificar organismos marinos en tiempo real.

Tejiendo un nuevo tipo de telaraña marina

Durante los últimos tres años, la Ingeniera Principal de MBARI, Kakani Katija, ha liderado un equipo que crea un conjunto interconectado de herramientas de software para hacer que la investigación oceánica sea más accesible utilizando inteligencia artificial (IA). Colectivamente llamado Ocean Vision AI, el programa tiene como objetivo reunir el poder colaborativo de programadores, científicos marinos y entusiastas para ayudarnos a comprender mejor nuestro océano cambiante.

Ocean Vision AI se compone de tres partes: FathomNet, una base de datos de imágenes etiquetadas por expertos y modelos de aprendizaje automático que se pueden usar para identificar animales marinos; el Portal (que se lanzará en el verano de 2024), una herramienta colaborativa en línea que utiliza IA para procesar imágenes del océano; y FathomVerse, la pieza final del rompecabezas de Ocean Vision AI, que busca involucrar al público en el proceso científico. Mientras que dos tercios de los esfuerzos de aprendizaje automático de Ocean Vision AI se concentran en las necesidades de los científicos oceánicos, los tres productos dependen unos de otros, con cada sistema alimentándose y siendo nutrido por los demás, formando su propio pequeño ecosistema digital.

Se necesita una aldea digital

El secreto de un buen modelo de aprendizaje automático es precisamente eso: aprender. Un algoritmo necesita tantos datos como sea posible para entender exactamente lo que se supone que debe hacer. A medida que un modelo recibe más datos, mejora. Para que FathomNet y el Portal, que dependen del aprendizaje automático para funcionar eficazmente en la identificación de la vida marina, necesiten datos de alta calidad y confiables, y muchos de ellos. MBARI sembró FathomNet con casi 100,000 imágenes etiquetadas recopiladas por una variedad de equipos de investigación para ayudar a entrenar sus modelos, pero incluso con ese volumen, esas imágenes están limitadas al alcance de la investigación que los científicos de MBARI han realizado y a los lugares que han visitado; una buena IA necesita más.

“Tenemos que ir más allá de la anotación manual para poder ampliar nuestra capacidad de procesar esta información,” dice Katija, citando las cientos de miles de horas de metraje existente capturado por ROVs, vehículos submarinos autónomos y otras cámaras submarinas alrededor del mundo, más allá de lo que solo MBARI ha recopilado, además de nuevas grabaciones que se capturan todo el tiempo.

Acogedora ciencia no ficción

Entra &ranj Serious Games—un estudio de desarrollo de juegos con sede en los Países Bajos enfocado en el cambio de comportamiento positivo a través del juego—y Internet of Elephants—una empresa de tecnología de la naturaleza con sede en Kenia centrada en reavivar las relaciones entre las personas y la vida silvestre.

Inspirándose en otras aplicaciones de ciencia comunitaria como iNaturalist y eBird, que aprovechan a los entusiastas de la naturaleza para identificar imágenes de animales y plantas en todo el mundo, el equipo de Ocean Vision AI trabajó con &ranj y Gautam Shah de Internet of Elephants para desarrollar FathomVerse. En este nuevo juego móvil, los jugadores interactúan con imágenes reales recopiladas por investigadores, identificando la vida marina mientras exploran y aprenden. Su juego, a su vez, ayuda a mejorar la inteligencia artificial utilizada en FathomNet y el Portal.

Lograr que las personas se involucren en la tarea meticulosa y a menudo repetitiva de etiquetar miles de imágenes submarinas, sin embargo, es más fácil decirlo que hacerlo. Durante 18 meses, el ambicioso equipo abordó el desafío de crear una experiencia de juego atractiva y gratificante, manteniendo al mismo tiempo la calidad científica e integridad necesarias para obtener datos viables del juego que puedan entrenar algoritmos de aprendizaje automático.

Después de probar una versión beta inicial del juego, un grupo central del equipo de MBARI, Gautam Shah y yo viajamos a Róterdam para reunirnos en persona con &ranj en su sede en un taller intensivo para decidir qué incluiría la versión uno del juego—esbozando grandes planes y sacrificando otros con lágrimas, quedándonos despiertos hasta las 2 a.m. en el sofocante vientre de un barco fluvial convertido en casa de alquiler, con innumerables notas adhesivas esparcidas, intercambiando juegos de palabras y parodias de canciones para mantenernos cuerdos. Esos planes, y algunos de los juegos de palabras, son en última instancia lo que está en el juego hoy.

Descrito como un acogedor sci-non-fi, FathomVerse avanza al ritmo que establece su usuario. Los jugadores motivados pueden optar por avanzar rápidamente en minijuegos, aprendiendo a identificar casi 50 grupos de animales marinos y acumulando puntos y premios. Alternativamente, los jugadores casuales pueden realizar tareas a un ritmo más relajado, guardando imágenes favoritas y curando una galería personal mientras escuchan música lofi ambiental. "Está diseñado para ser fácil de tomar. Puedes disfrutarlo con tu café de la mañana o mientras esperas el autobús", dice Lilli Carlsen, Coordinadora de Participación de Ocean Vision AI.

Debido a que el juego está vinculado a otras plataformas de Ocean Vision AI, los jugadores de FathomVerse pueden estar entre los primeros en ver nuevas imágenes recopiladas por investigadores que exploran el océano. A medida que más animales e imágenes son identificados y confirmados por la comunidad de FathomVerse, la IA que utilizan los investigadores aprenderá y cambiará.

“El buen tipo de IA”

A medida que las personas reflexionan sobre el papel que la IA podría desempeñar en nuestras vidas, la recepción de FathomVerse por parte de los primeros probadores beta reclutados del Instagram, Tumblr y Discord del Monterey Bay Aquarium, y MBARI ha sido alentadora: su lanzamiento beta en 2023 atrajo a casi 1,400 jugadores de 65 países.

Como dijo un usuario de Tumblr @littlehidingowl, “¡Es el buen tipo de IA!” Y otro usuario @inner-space-oddity, “Ahora ESTE es el tipo de IA que puedo apoyar.”

Involucrar al público en el proceso de creación y entrenamiento de la IA ha ayudado a fomentar un sentido de confianza, tanto en la ciencia como en el aprendizaje automático, que es vital para ayudarnos a comprender mejor nuestro mundo en el futuro.

Un usuario anónimo en Discord dice, “Es emocionante saber que lo que estoy haciendo mientras juego un pequeño juego tonto puede marcar la diferencia. Todo lo demás en el mundo puede ser aterrador, pero tal vez, de esta pequeña manera, pueda ayudar.”

Exploración oceánica, para todos

La decisión del equipo de FathomVerse de crear un juego móvil también fue intencional. La exploración oceánica ya es lo suficientemente costosa—Katija afirma, “Nuestro equipo quería diseñar formas de aprovechar el entusiasmo generalizado por los animales marinos, al mismo tiempo que invitamos a una comunidad más amplia a participar en la exploración y el descubrimiento del océano.”

Al usar la tecnología que la mayoría de las personas ya tiene en sus bolsillos o en casa como herramienta para la ciencia, FathomVerse espera aprovechar a miles, si no decenas de miles, de personas a nivel mundial para ayudarnos a entender nuestro océano; eliminando la barrera de costo prohibitivo de necesitar una consola de juegos específica o incluso una computadora para jugar, se incrementa la accesibilidad del público para participar en la ciencia comunitaria de vanguardia. De repente, todo lo que cualquiera necesita para ser un investigador de las profundidades marinas es un teléfono o una tableta.

Y cuantos más investigadores y entusiastas del océano haya, mejor.

Katija lo resume mejor: “Con la triple amenaza del cambio climático, la contaminación y la sobrepesca, es más urgente que nunca que entendamos nuestro océano cambiante. Necesitamos a todas las manos a la obra para estudiar el océano en este cruce crítico.”

FathomVerse ya está disponible para descargar en la Google Play Store y en la Apple App Store.

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MBARI (Monterey Bay Aquarium Research Institute) formula y responde preguntas sobre el mar profundo en nuestro entorno y más allá.

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