Entre barcos y corrientes: así aprende un sistema inteligente a escuchar cetáceos en el Estrecho

Uno de los muchos atractivos que ofrece la costa gaditana para pasar unos días de vacaciones es el avistamiento de cetáceos, también conocido por el término inglés whale watching. En los meses de primavera y verano, cuando el mar suele estar más estable, es frecuente encontrarse con delfines mulares, comunes o listados, grupos de calderones e incluso, en plena temporada del atún, con orcas. También aparecen cachalotes en zonas más profundas. A veces van en grupo, otras saltan cerca de la proa. Una salida en barco por el Estrecho de Gibraltar basta para entender por qué este rincón es tan especial para observar vida marina en libertad.

Mientras turistas y guías buscan siluetas sobre el agua, sus embarcaciones se cruzan con ferris que conectan continentes, grandes mercantes, barcos pesqueros y tráfico recreativo en uno de los corredores marítimos más transitados del planeta. Todo ello en un punto donde confluyen el Atlántico y el Mediterráneo, con corrientes intensas y una orografía submarina singular. El resultado es un entorno extraordinariamente rico en biodiversidad, pero también uno de los paisajes sonoros más complejos del mundo.

Delfines. Foto: Adobe Stock.

Distinguir los sonidos de delfines, orcas o cachalotes entre el ruido constante de motores y hélices es un desafío para los investigadores. Y sin embargo, escuchar es fundamental. Porque los cetáceos no solo hacen ruido: sus vocalizaciones permiten estudiar su presencia, su actividad y, en cierta medida, la salud del ecosistema.

Para afrontar este reto, un equipo del Instituto de Investigación Marina de la Universidad de Cádiz ha desarrollado un sistema de inteligencia artificial que detecta automáticamente los silbidos de mamíferos marinos entre todo el bullicio. Los científicos instalaron sistemas de grabación cerca de la isla de Tarifa y recopilaron más de 1.300 horas de audio en diferentes épocas del año. “Haber anotado y revisado todo el material de forma manual nos hubiese llevado meses o incluso años de trabajo; sería inviable. Con el modelo basta un día para procesar 500 horas”, explica a la Fundación Descubre la investigadora de la UCA Neus Pérez, coautora del estudio.

Del laboratorio al ruido real

El trabajo, publicado en la revista Engineering Applications of Artificial Intelligence, combina tecnología de monitorización acústica pasiva con aprendizaje profundo. La primera utiliza hidrófonos o micrófonos submarinos para registrar de forma continua los sonidos del mar sin interferir en el comportamiento de los animales. Gracias a esta técnica se pueden detectar cetáceos de noche, con mala visibilidad o a gran profundidad.

Equipo de investigación que ha participado en este estudio.

Pero el sistema no se entrenó únicamente con grabaciones locales. Los expertos recurrieron previamente a audios disponibles en internet para enseñarle qué es un silbido. A partir de esos registros y mediante técnicas de transferencia de aprendizaje, adaptaron al entorno marino modelos de inteligencia artificial originalmente diseñados para reconocer cantos de aves.

El siguiente paso fue determinante, un entrenamiento progresivo de la herramienta conocido como proceso iterativo. “El algoritmo analizaba las grabaciones nuevas y señalaba posibles silbidos. Los expertos revisaban únicamente esos fragmentos y confirmaban cuáles eran correctos. Esa información volvía al entrenamiento, permitiendo que el modelo aprendiera las particularidades acústicas locales y redujera errores”, destaca la investigadora de la UCA Alba Márquez, coautora del estudio.

Como resultado, un detector con una fiabilidad cercana al 88 % en condiciones reales complejas. La cifra es especialmente relevante si se tiene en cuenta que los modelos entrenados únicamente con grabaciones limpias y de alta calidad, que superaban el 95 % en laboratorio, bajaban hasta el 10 % cuando se enfrentaban al ruido real del Estrecho.

Hidrófonos para registrar de forma continua los sonidos del mar.

Para afinarlo aún más, el equipo incorporó el ajuste de los llamados umbrales de confianza, es decir, el nivel mínimo de probabilidad que el sistema exige para considerar válido un sonido. Según cómo se configure, el modelo puede priorizar evitar falsas alarmas o asegurarse de no perder vocalizaciones reales.

Escuchar para proteger

De forma paralela, el estudio pone el foco en el paisaje sonoro marino. Bajo el agua conviven la biofonía, los sonidos de los seres vivos; la geofonía, como olas y corrientes; y la antropofonía, el ruido generado por la actividad humana. “Los cetáceos son conocidos por su habilidad comunicativa, pero muchísimos organismos marinos generan sonido. Analizar ese conjunto nos permite evaluar un área marina y la calidad del agua, especialmente en zonas como el Estrecho, donde domina el componente humano”, matiza Pérez.

Las aplicaciones de la herramienta son amplias, tanto para la investigación científica como para la gestión marítima:

• Monitorizar de forma continua y no invasiva la presencia de cetáceos, detectar periodos de mayor actividad y variaciones estacionales.
• Aportar datos objetivos para evaluar el impacto acústico en corredores estratégicos como el Estrecho de Gibraltar y contribuir a programas de seguimiento y conservación.

El alcance de esta tecnología no se limita al Estrecho de Gibraltar, sino que podría aplicarse a otros entornos marinos. De hecho, los investigadores ya están adaptándola a un nuevo proyecto para estudiar la presencia de peces en praderas de posidonia en Ibiza, un ambiente mucho menos ruidoso. “La idea es tener un modelo principal que conozca la acústica submarina en la Bahía de Cádiz y, a partir de ahí, otros especializados en cada proyecto concreto, para asegurarnos que se adapta a las necesidades y condiciones de cada área, para obtener un mejor rendimiento”, concluye Márquez.

Instalación de los sistemas de monitorización acústica pasiva.

Así, mientras cada verano llegan nuevas familias para contemplar delfines saltando sobre el agua, bajo la superficie una inteligencia artificial aprende a escucharlos mejor que nunca. Porque en uno de los pasos marítimos más transitados del planeta, donde se dan la mano Atlántico y Mediterráneo, comprender el sonido es una forma de proteger la vida que lo habita.

Más información en #CienciaDirecta: Desarrollan un sistema inteligente para detectar cetáceos en el Estrecho mediante sus silbidos

Podcast ‘La ciencia también se escucha. Serie #CienciaDirecta: Sistema inteligente para detectar cetáceos en el Estrecho mediante sus silbidos. Con Neus Pérez y Alba Márquez.