Los optimistas respecto a la inteligencia artificial encontrarán motivos para entusiasmarse en un reciente informe sobre el estado de las plantas y los hongos del mundo, elaborado por los Reales Jardines Botánicos de Kew. El informe analiza cómo la digitalización y la inteligencia artificial están transformando la botánica y la gestión de la naturaleza.

En su elaboración participaron 400 investigadores de 40 países, entre ellos científicos de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU). James Speed, profesor de ecología vegetal en el Museo Universitario de la NTNU en Trondheim, fue uno de los investigadores que contribuyeron al informe.

"Durante cientos de años, los naturalistas han recolectado plantas y hongos, los han prensado y secado para conservarlos en herbarios de todo el mundo. En los últimos años, cada vez más especímenes han sido fotografiados y puestos a disposición en internet", explica Speed.

"En todo el mundo se han digitalizado más de 145 millones de especímenes de plantas y hongos, procedentes de más de 170 instituciones en 40 países. Esto abre oportunidades completamente nuevas para la investigación".

20 años de trabajo completados en una semana

David Williamson es investigador posdoctoral especializado en aprendizaje automático aplicado a la historia natural en el Museo Universitario de la NTNU. Williamson, junto con Speed y varios botánicos del herbario de Trondheim, entrenó un modelo de aprendizaje automático capaz de determinar si las plantas estaban en flor a partir de especímenes de herbario digitalizados. El modelo se aplicó a 8 millones de especímenes conservados procedentes de diferentes partes del mundo y pertenecientes a unas 200.000 especies. "Lo realmente emocionante es que estamos tomando colecciones que existen desde hace siglos y combinándolas con tecnologías de aprendizaje automático e inteligencia artificial que apenas tienen cinco años. De esta manera podemos responder preguntas importantes sobre la naturaleza", afirma Williamson. "Las máquinas no pueden hacer el trabajo de los biólogos, pero pueden ayudar a los expertos a analizar conjuntos de datos que antes habrían requerido toda una vida", explica Williamson. "Como referencia, la máquina necesitó una semana para realizar una tarea que a una persona le habría llevado unas 40.000 horas". Para poner esa cifra en perspectiva, 40.000 horas equivalen aproximadamente a 20 años de trabajo.

Los investigadores se sorprenden por los cambios en los trópicos

"Estos análisis demostraron que las épocas de floración a escala mundial han cambiado, en promedio, 2,5 días por década durante el último siglo", explica Speed. La floración se ha adelantado en algunas regiones y retrasado en otras. Las diferencias más marcadas se han observado en las zonas tropicales. Los mayores aumentos de temperatura provocados por el cambio climático suelen registrarse en las regiones más septentrionales del planeta. Por eso, los investigadores se sorprendieron al descubrir que los cambios más significativos en la floración se están produciendo en los trópicos. "En los trópicos, la floración está más estrechamente relacionada con las precipitaciones. En un clima cambiante, la temporada de lluvias puede comenzar antes, después o incluso no llegar", explica Speed. Cuando cambia el calendario de floración, puede producirse un desajuste entre las plantas y los insectos polinizadores. Esto puede desencadenar efectos en cadena que afecten, por ejemplo, a las aves que se alimentan de insectos y a la producción de alimentos. Los efectos del cambio climático sobre la floración son solo una de las muchas cuestiones que pueden estudiarse mediante especímenes de herbario digitalizados. Estos mismos métodos también pueden convertirse en herramientas importantes para combatir la extinción de especies.

Herramientas para combatir la extinción

Millones de plantas y hongos siguen siendo desconocidos para la ciencia. Los hongos constituyen la base de casi toda la vida en la Tierra, pero más del 90 % de sus especies todavía no han sido cartografiadas. Al mismo tiempo, la extinción de especies y el cambio climático avanzan a un ritmo cada vez mayor. Como consecuencia, algunas especies están desapareciendo más rápido de lo que los científicos pueden identificarlas y estudiarlas. Solo unas 1.000 especies de plantas han sido declaradas oficialmente extintas, pero es probable que la cifra real sea mucho mayor. La inteligencia artificial y el aprendizaje automático no pueden resolver por sí solos estos problemas, pero sí pueden proporcionar a los científicos herramientas avanzadas para estudiar y cartografiar la biodiversidad. Al hacer que millones de antiguos especímenes de herbario puedan consultarse y analizarse mediante sistemas informáticos, ahora es posible cartografiar tanto grupos de especies como regiones del mundo que han recibido poca atención científica. Esto permite concentrar el trabajo de campo en los lugares donde más se necesita. Los modelos estadísticos también pueden calcular la probabilidad de que una especie esté realmente extinta en lugar de ser simplemente desconocida para la ciencia. La inteligencia artificial puede identificar posibles especies desconocidas en colecciones digitalizadas y señalarlas a los expertos, acelerando el proceso de identificación y descripción.

Las máquinas necesitan a las personas

"Creo que el potencial de la inteligencia artificial es enorme, pero por ahora sigue siendo solo eso: potencial", afirma Martin Cheek, investigador y taxónomo de los Reales Jardines Botánicos de Kew y coautor del informe sobre el estado de las plantas y los hongos del mundo. "Sería muy útil poder identificar las especies de forma fiable y mucho más rápida. Aun así, seguiríamos necesitando taxónomos que comprobaran que esas identificaciones fueran correctas y que no hubiera errores. Pero si dedicáramos menos tiempo a identificar el 90 % de las especies más comunes, tendríamos más tiempo para descubrir y describir las especies desconocidas y trabajar en la conservación de las especies amenazadas". Antes de dejarse llevar por el optimismo tecnológico, conviene recordar que menos del 16 % de los especímenes de herbario del mundo son accesibles digitalmente. Además, las mayores carencias se encuentran en países con una enorme biodiversidad, donde las colecciones cuentan con poco personal, están insuficientemente documentadas y no están conectadas con las bases de datos mundiales. Williamson coincide: "Aunque la inteligencia artificial es una herramienta útil para los investigadores, no piensa por nosotros. Nuestros modelos solo son tan buenos como los datos con los que han sido entrenados. Los expertos deben participar en cada etapa, desde plantear las preguntas de investigación adecuadas hasta validar el diseño del modelo e interpretar los resultados". El investigador posdoctoral de la NTNU añade que las nuevas tecnologías ponen de relieve la importancia fundamental del trabajo humano en las colecciones de los museos.

Conclusión

La combinación de inteligencia artificial, aprendizaje automático y colecciones botánicas digitalizadas está abriendo nuevas posibilidades para comprender cómo el cambio climático está transformando la naturaleza. El análisis de millones de especímenes permite detectar cambios en los períodos de floración, localizar posibles especies desconocidas y orientar mejor los esfuerzos de conservación. Sin embargo, la tecnología por sí sola no es suficiente. La experiencia de los científicos sigue siendo indispensable para interpretar los datos, verificar los resultados y tomar decisiones acertadas. A medida que más colecciones sean digitalizadas y conectadas, la colaboración entre la tecnología y el conocimiento humano podría convertirse en una herramienta fundamental para comprender y proteger la biodiversidad del planeta.