Investigadores de la Universidad de Granada (UGR) han desarrollado Theia, una herramienta basada en inteligencia artificial que permite medir las características morfológicas de los organismos directamente en el campo utilizando un teléfono móvil de gama media y sin necesidad de conexión a Internet. La innovación automatiza parte del trabajo que realizan los científicos para estudiar la forma de los seres vivos y facilita la obtención de datos de biodiversidad en lugares remotos, sin necesidad de ordenadores ni infraestructuras costosas.
Desarrollada por el grupo BioChenge del Departamento de Genética de la UGR, la aplicación integra en un teléfono móvil el proceso de análisis morfológico, desde la toma de fotografías hasta la identificación de puntos de referencia sobre las estructuras biológicas. El investigador puede revisar las marcas detectadas por la inteligencia artificial y corregirlas cuando sea necesario, de modo que mantiene el control sobre las mediciones mientras reduce las tareas manuales más repetitivas.
El estudio, dirigido por Cristobal Bragagnolo, Andrés Ferreira, Mohamed Abdelaziz y A. Jesús Muñoz Pajares, se ha publicado en la revista científica Methods in Ecology and Evolution. La investigación, surgida a partir del Trabajo Fin de Grado de Bragagnolo, estudiante de Biología de la Universidad de Granada, aborda una de las limitaciones del estudio de la biodiversidad: la dificultad para obtener grandes cantidades de datos sobre la forma de los organismos con la misma facilidad con la que se generan datos genómicos.
Una inteligencia artificial que mide organismos directamente en el campo
Theia utiliza inteligencia artificial para localizar automáticamente puntos de referencia en las fotografías de los organismos. Estas marcas permiten realizar mediciones de su forma y comparar las diferencias morfológicas entre individuos, poblaciones o ambientes.
Tradicionalmente, buena parte de este proceso requiere que los investigadores identifiquen manualmente los puntos de referencia y realicen las mediciones con herramientas especializadas. La automatización permite acelerar esta tarea y aplicar criterios más homogéneos, sin eliminar la supervisión científica.
La aplicación también permite comprobar la calidad de las fotografías y de los datos durante el propio muestreo. De esta manera, los investigadores pueden detectar posibles problemas antes de abandonar la zona de estudio y evitar desplazamientos adicionales para repetir la recogida de información.
Mediciones automatizadas con una precisión comparable a los métodos tradicionales
Para evaluar el rendimiento de Theia, el equipo comparó las mediciones realizadas mediante inteligencia artificial con las efectuadas manualmente por especialistas en 268 ejemplares. Según los resultados del estudio, la mayor parte de las diferencias observadas correspondía a variaciones biológicas reales entre los individuos, mientras que el efecto asociado al uso de la automatización frente a las mediciones manuales era muy pequeño.
Los investigadores también contrastaron los resultados de la aplicación con los obtenidos mediante programas científicos de referencia empleados habitualmente en morfometría. Ambos sistemas mostraron una concordancia prácticamente perfecta.
Esta validación respalda el uso de la herramienta para automatizar mediciones morfológicas sin perder la precisión que requiere la investigación científica, dentro de las condiciones evaluadas en el estudio.
Investigación de la biodiversidad con un móvil y sin conexión a Internet
Una de las principales ventajas de Theia es que puede funcionar íntegramente en el teléfono móvil y sin conexión a Internet. Esto permite utilizarla en zonas remotas donde no hay cobertura, ordenadores u otras infraestructuras científicas, así como en campañas de campo con recursos limitados.
Además, su funcionamiento en dispositivos móviles de gama media reduce las barreras económicas de acceso a este tipo de tecnología. Los equipos de investigación pueden realizar las mediciones en el lugar de muestreo sin depender de equipamiento especializado para procesar las imágenes.
Esta combinación de inteligencia artificial, análisis local y bajo coste facilita la recogida de datos en diferentes regiones y permite que los investigadores comprueben sobre el terreno si la información obtenida tiene la calidad necesaria para su posterior análisis.
Cómo puede ayudar a estudiar el cambio climático y la evolución de las especies
La aplicación puede resultar especialmente útil en campañas de seguimiento de la biodiversidad y en estudios que necesitan analizar un gran número de individuos durante periodos prolongados.
Al estandarizar las mediciones, Theia facilita la comparación y combinación de datos obtenidos por distintos investigadores, equipos y lugares. Esto puede contribuir a estudiar cómo varía la forma de los organismos entre poblaciones y ambientes, así como a seguir sus cambios a lo largo del tiempo.
La herramienta abre así posibilidades para investigaciones en ecología y evolución que analicen las respuestas de los seres vivos a las condiciones ambientales, incluidos los efectos del cambio climático. La capacidad de reunir datos comparables a gran escala resulta especialmente relevante para detectar patrones que podrían pasar inadvertidos en estudios limitados a unos pocos individuos o localidades.
Una herramienta científica con posibilidades de ampliación
Los resultados obtenidos muestran cómo la inteligencia artificial puede ayudar a superar el denominado cuello de botella fenotípico: la dificultad de medir de forma rápida y estandarizada la enorme diversidad de formas que presentan los organismos.
A corto plazo, Theia puede facilitar la recogida de datos morfológicos en trabajos de campo y estudios comparativos. A medio plazo, su funcionamiento podría favorecer investigaciones con cientos o miles de individuos y el seguimiento continuado de poblaciones.
Los investigadores plantean también la posibilidad de adaptar su arquitectura a otros organismos y estructuras biológicas, lo que ampliaría sus aplicaciones en la investigación ecológica y evolutiva. Esta extensión constituye una posibilidad futura, no una capacidad que deba darse por demostrada para todos los tipos de organismos.
