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A IA na indústria marítima e os esforços de conservação

Descobre como a IA pode transformar a conservação marítima com monitorização em tempo real, precisão de dados e práticas sustentáveis.

O sector marítimo é uma pedra angular da economia global, facilitando o comércio internacional, proporcionando segurança alimentar através da pesca comercial e apoiando milhões de empregos em todo o mundo. Ao longo do tempo, este sector tem evoluído significativamente, integrando tecnologias avançadas para aumentar a eficiência e a sustentabilidade.

Os esforços de conservação marítima centraram-se inicialmente em estudos básicos de observação. Com o tempo, acabaram por avançar para métodos sofisticados, como a deteção remota, a análise genética e a modelação de ecossistemas. Os esforços de conservação expandiram-se de simples áreas protegidas para um planeamento espacial marinho abrangente, envolvendo a criação de áreas marinhas protegidas (AMPs) e a recuperação de habitats críticos. Atualmente, a Inteligência Artificial (IA) está a ser utilizada para monitorizar e proteger a biodiversidade marinha de forma ainda mais eficaz.

A IA tem o potencial de remodelar o sector das pescas, abordando desafios como a sobrepesca, a pesca ilegal e os impactos ambientais. Além disso, a IA pode desempenhar um papel crucial nos esforços de conservação marítima, desde a monitorização de áreas subaquáticas protegidas até ao apoio à investigação marinha. 

Este artigo explora a forma como a IA está a transformar a indústria marítima, com destaque para o seu impacto no sector das pescas e na conservação marítima, salientando tanto os benefícios como os desafios envolvidos.

IA no sector das pescas

A tecnologia sempre desempenhou um papel crucial no sector marítimo. Desde o equipamento de bordo, como radares, até ao desenvolvimento de sistemas de navegação avançados, o mundo marítimo tem vindo a adotar continuamente novas tecnologias para melhorar e otimizar várias operações. Apesar destes avanços, o sector ainda enfrenta vários desafios. Então, como é que a IA pode ajudar?

Nesta secção, abordaremos alguns desafios da indústria da pesca e a forma como as tecnologias de IA os podem resolver. Atualmente, o sector das pescas enfrenta muitos problemas, incluindo:

Capturas acessórias

As capturas acessórias são a captura não intencional de espécies não-alvo, o que pode ser prejudicial para os ecossistemas e causar desperdício. De acordo com um relatório sobre as capturas acessórias, estas podem representar 40% das capturas mundiais, totalizando 63 mil milhões de libras por ano. Esta enorme quantidade de capturas acessórias pode levar à morte de muitas espécies não-alvo, perturbando os ecossistemas marinhos e desperdiçando recursos.

A utilização de modelos de visão por computador, como o Ultralytics YOLOv8por exemplo, pode ajudar a mitigar este problema. A integração destes modelos de IA nas câmaras das artes de pesca pode ajudar a identificar e a diferenciar as espécies-alvo das não-alvo em tempo real. Esta tecnologia pode ser treinada para tarefas como a deteção e segmentação de objectos, a fim de fornecer feedback imediato aos pescadores, permitindo-lhes modificar os seus métodos para reduzir as capturas acessórias.

Fig 1. Ultralytics YOLOv8 modelo que identifica as diferentes espécies marinhas.

Avaliação e gestão das unidades populacionais

A avaliação exacta das unidades populacionais de peixes é essencial para uma gestão eficaz das pescas, mas os métodos tradicionais são muitas vezes lentos e imprecisos. Os modelos de IA podem processar grandes conjuntos de dados de fontes como drones subaquáticos, sonares e deteção remota para fornecer estimativas exactas das populações de peixes. Isto ajuda a estabelecer limites de captura adequados e a gerir as unidades populacionais de forma mais eficaz.

Outro exemplo de como modelos como o YOLOv8 podem ajudar na avaliação e gestão de stocks é através do rastreio e contagem de populações de peixes em tempo real. Ao analisar imagens subaquáticas, estes modelos podem identificar com precisão diferentes espécies e contar os seus números, fornecendo dados essenciais para a gestão das populações de peixes.

Fig 2. YOLOv8 rastreia e conta os peixes.

Poluição por plásticos

A poluição de plástico nos oceanos é um dos principais problemas que afectam a vida marinha, causando danos significativos a habitats como os recifes de coral e as pradarias marinhas e prejudicando os animais marinhos. De acordo com um relatório da Surfers Against Sewage, uma organização de conservação marinha, todos os anos são despejados no oceano 12 milhões de toneladas de plástico. 

A IA pode desempenhar um papel crucial na resolução deste problema, identificando rapidamente objectos de plástico no oceano com elevada precisão, permitindo operações de limpeza atempadas. Esta abordagem proactiva pode ajudar a mitigar o impacto ambiental e a proteger os ecossistemas marinhos de forma mais eficaz.

Fig. 3. Visão por computador para detetar a poluição por plásticos.

IA e Conservação Marítima

A conservação marinha implica a proteção e a preservação dos ecossistemas oceânicos e da vida marinha. Isto inclui muitos aspectos e funções que vão desde a investigação marinha à recuperação de habitats, controlo da poluição e proteção de espécies. Tendo abordado o papel da IA na indústria da pesca, vejamos como a IA pode contribuir significativamente para a conservação marítima.

Monitorização de áreas subaquáticas protegidas

A tecnologia de IA está a transformar a forma como monitorizamos as áreas protegidas subaquáticas. Com a ajuda de sistemas automatizados orientados para a IA, os conservacionistas marinhos podem recolher e analisar dados de forma mais eficiente e precisa do que nunca. Estas ferramentas avançadas permitem-nos monitorizar vastos espaços oceânicos com alta resolução, processando dados de fontes remotas, como sensores e satélites, a velocidades incríveis. 

Por exemplo, a IA pode analisar rapidamente imagens de satélite e dados de sensores para identificar padrões que indiquem alterações ambientais ou actividades humanas, como a pesca ilegal ou derrames de petróleo, que possam prejudicar estas áreas protegidas e o ecossistema marinho em geral. Esta tecnologia melhora a nossa capacidade de manter a saúde das áreas marinhas protegidas (AMPs), permitindo intervenções atempadas e esforços de conservação mais eficazes. A Ocean Mind, uma organização sem fins lucrativos sediada no Reino Unido, ajudou com êxito a identificar potenciais riscos de pesca ilegal, não declarada e não regulamentada (IUU) na Reserva Marinha da Ilha Pitcairn durante um período de cinco anos.

Fig. 4. Visão por computador monitoriza o ambiente marinho.

Apoiar a investigação marinha

A tecnologia de IA está a tornar-se uma ferramenta crucial na investigação marinha, oferecendo uma gama de capacidades que melhoram significativamente a nossa compreensão e gestão dos ecossistemas marinhos. Eis algumas das principais formas em que a IA pode apoiar a investigação marinha:

  • Avaliação da biodiversidade: A análise de imagem e som com recurso a IA pode identificar com precisão espécies marinhas a partir de fotografias, vídeos e gravações acústicas. Esta tecnologia é essencial para seguir as populações de espécies e avaliar a biodiversidade. A IA também pode gerar mapas detalhados dos habitats marinhos, destacando áreas de importância ecológica e identificando regiões que exigem esforços de conservação.
  • Melhorar os modelos de previsão: A IA pode utilizar algoritmos de aprendizagem automática para criar modelos preditivos que podem prever alterações nos ecossistemas marinhos. Estes modelos podem ajudar os investigadores a antecipar e a mitigar os impactos de factores de stress ambiental, como as alterações climáticas e a poluição. A Ocean Cleanup, uma organização sem fins lucrativos que se dedica à remoção de plástico dos oceanos, estabeleceu uma parceria com a Deeper Insights para desenvolver um sistema avançado de IA para detetar e proteger a vida marinha. Prevê-se que este sistema inclua modelos analíticos preditivos para os ecossistemas marinhos.

De um modo geral, a IA contribui significativamente para o reforço dos esforços de conservação, melhorando a eficiência e a eficácia do tratamento e da gestão dos dados. Ao automatizar a recolha e a análise de dados ecológicos, a IA reduz o tempo necessário para transformar os dados de campo em informações accionáveis. Isto permite que os gestores da conservação tomem decisões informadas rapidamente, adaptem o curso de ação necessário em tempo real e atribuam melhor os recursos.

O peso da IA no sector marítimo

Ao explorarmos o papel da IA na indústria marítima, é essencial considerar tanto os seus benefícios como os seus desafios. Embora a IA ofereça uma monitorização melhorada, precisão de dados e práticas sustentáveis, também tem custos elevados, preocupações éticas e uma dependência da tecnologia. Vamos analisar estes prós e contras para compreender o impacto total da IA no sector marítimo.

Começa por referir algumas das principais vantagens:

Controlo e aplicação reforçados

  • Acompanhamento e conformidade em tempo real: A IA pode melhorar a capacidade das autoridades para acompanhar os movimentos das embarcações em tempo real e monitorizar o cumprimento dos regulamentos, incluindo a deteção de actividades de pesca ilegais.
  • Análise exaustiva de dados: A IA pode analisar dados de satélites, drones e sensores mais rapidamente e com maior precisão do que os humanos, assegurando uma supervisão e proteção ambientais completas.

Melhoria da precisão dos dados e da tomada de decisões

  • Processamento de dados de precisão: A IA processa grandes conjuntos de dados com elevada precisão, permitindo uma recolha de dados exacta, minimizando os erros e garantindo uma análise fiável para decisões informadas.
  • Modelos preditivos e apoio regulamentar: A IA pode analisar a dinâmica das populações de peixes e as alterações ambientais, fornecendo estimativas precisas para ajudar a definir limites de captura sustentáveis e a desenvolver estratégias de conservação eficazes. Embora a IA possa prever tendências ambientais, também oferece contagens precisas das populações de peixes, garantindo que as medidas regulamentares se baseiam em dados sólidos. Esta dupla capacidade aumenta a nossa capacidade de gerir os recursos marinhos de forma sustentável.
  • Gestão proactiva: Os conhecimentos gerados pela IA reduzem o erro humano e apoiam a tomada de decisões proactivas, permitindo intervenções atempadas com base em dados precisos e actualizados e em análises preditivas.

Promoção de práticas sustentáveis

  • Otimização das operações e redução das capturas acessórias: A IA optimiza as operações de pesca para reduzir o impacto ambiental, prevendo os melhores momentos e locais para a pesca, minimizando assim as capturas acessórias e assegurando colheitas mais direccionadas e sustentáveis.
  • Desenvolvimento de tecnologias respeitadoras do ambiente: A AI apoia a criação de métodos e tecnologias respeitadores do ambiente, incentivando práticas de pesca eficientes e responsáveis. Isto inclui o desenvolvimento de técnicas de aquacultura de precisão e a promoção de esforços de recuperação de habitats para manter ecossistemas marinhos saudáveis.

Estes benefícios evidenciam o potencial transformador da IA no reforço da sustentabilidade e da eficácia do sector marítimo. No entanto, a implementação da tecnologia de IA apresenta vários desafios significativos. Estes desafios incluem:

Custos iniciais de implementação elevados

  • Requisitos de investimento: A implementação da tecnologia de IA no sector marítimo exige um investimento inicial substancial em hardware, software e formação. Os custos iniciais podem ser restritivos para organizações mais pequenas e países em desenvolvimento, limitando a adoção generalizada.
  • Desenvolvimento de infra-estruturas: A criação das infra-estruturas necessárias para a IA, como sistemas de recolha de dados, Internet de alta velocidade e capacidade de computação, aumenta os encargos financeiros. Isto pode ser um obstáculo significativo, especialmente em regiões remotas ou subdesenvolvidas.

Dependência da tecnologia e potenciais falhas

  • Problemas de fiabilidade: A dependência do sector marítimo da tecnologia de IA introduz riscos associados a falhas ou mau funcionamento do sistema. As falhas técnicas podem levar a perturbações operacionais significativas e a perdas financeiras.
  • Lacunas de competências: A implementação e a manutenção dos sistemas de IA exigem conhecimentos e competências especializados. Há necessidade de formação e educação contínuas para garantir que a força de trabalho possa gerir e utilizar eficazmente as tecnologias de IA.
  • Adaptabilidade: Os rápidos avanços na tecnologia de IA significam que os sistemas podem ficar rapidamente desactualizados. São necessárias actualizações e adaptações contínuas para manter os sistemas de IA relevantes e eficazes, o que pode ser um desafio e exigir muitos recursos.

Preocupações éticas e de privacidade

  • Privacidade dos dados: Os sistemas de IA dependem de grandes quantidades de dados, o que suscita preocupações sobre a privacidade e a segurança de informações sensíveis. Na indústria marítima, as questões de privacidade de dados podem surgir da recolha e utilização de dados relacionados com os movimentos das embarcações, actividades de pesca e monitorização ambiental. Garantir que a recolha e a utilização de dados cumprem as leis e os regulamentos em matéria de privacidade é crucial para proteger os indivíduos, as empresas e as informações proprietárias. Embora os dados sobre a vida selvagem possam ser públicos, os dados operacionais das embarcações e as práticas de pesca específicas podem ser sensíveis e requerem um tratamento cuidadoso.

Estes desafios sublinham a necessidade de um planeamento e gestão cuidadosos para garantir a integração bem sucedida da IA na indústria marítima. Abordar estas questões é crucial para aproveitar todo o potencial da IA e, ao mesmo tempo, mitigar os riscos.

O futuro da IA na indústria marítima

Embarcações autónomas

Uma ideia interessante que pode tornar-se realidade num futuro próximo é o desenvolvimento de embarcações autónomas com IA. Isto envolve o desenvolvimento de navios que podem operar de forma independente sem intervenção humana, utilizando sistemas avançados de IA para navegação, tomada de decisões e operações. Estas embarcações têm o potencial de mudar os sectores da navegação e da pesca, aumentando a eficiência, reduzindo o erro humano e minimizando o impacto ambiental. Uma das empresas líderes neste projeto é a Rolls-Royce, que está a fazer avançar a tecnologia através do seu programa Ship Intelligence. Além disso, a ProMare, uma organização americana sem fins lucrativos, iniciou um projeto de navio independente chamado "The Mayflower" em colaboração com a IBM.

Fig. 5. Navio de investigação autónomo "Mayflower".

Melhoria da monitorização ambiental

Os avanços nos modelos de visão por computador, como os modelos YOLO (You Only Look Once), uma tecnologia de ponta de deteção de objectos por IA, podem levar a uma melhor monitorização dos ambientes marinhos. Estes avanços permitirão a deteção atempada de ameaças ambientais, como a pesca ilegal e a poluição, permitindo respostas mais eficazes e a proteção dos ecossistemas marinhos.

Conclusão

A IA transformou o sector marítimo, melhorando a monitorização, a aplicação, a precisão dos dados e as práticas sustentáveis. Tecnologias como o rastreio em tempo real, a análise preditiva e modelos avançados como YOLOv8 deram-nos uma visão e um controlo sem precedentes sobre os ambientes marinhos. 

No entanto, ao abraçar estes avanços tecnológicos, é essencial equilibrá-los com os esforços de conservação. Garantir que a tecnologia apoia e melhora a conservação sem causar danos é crucial para uma gestão sustentável e eficaz dos recursos marinhos, salvaguardando os nossos oceanos para as gerações futuras. Esta sinergia entre a IA e a conservação é a promessa de um futuro marítimo mais saudável.

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