Las subvenciones NSF apoyan la ciencia pública, la nueva inteligencia artificial y la conservación de los polinizadores

Fort Collins, Colorado. - La inteligencia artificial para ayudar a salvar a las abejas es más que ciencia ficción, es una realidad en la Universidad Estatal de Colorado, financiada por la Fundación Nacional de Ciencias.

Un equipo interdisciplinario que incluye socios de los departamentos de Extensión y Ciencias de la Computación de CSU y la Escuela de Educación recibió una subvención de $845,000 de la NSF para utilizar el poder de los nuevos modelos de ciencia comunitaria e inteligencia artificial para monitorear y registrar la salud de más de 900 polinizadores. . Especies en todo Colorado.

"Este tipo de investigación es realmente una nueva frontera y, si todo va bien, apenas estamos comenzando", dijo Nathaniel Blanchard, profesor asistente de ciencias de la computación en CSU.

Las abejas juegan un papel importante en la vida humana, polinizan tres cuartas partes de los cultivos que comemos, y preservarlos frente al cambio climático es primordial. La salud de los polinizadores ha estado a la vanguardia de las políticas públicas recientemente con el gobernador de Colorado, Jared Polis, trabajando con CSU. Una encuesta de salud de los polinizadores nativos de Colorado.

Ampliación del horario de las abejas nativas

Native Bee Watch (NBW), un programa comunitario de monitoreo de biodiversidad científica, encontró un hogar permanente en CSU Extension en 2019. La extensión está diseñada para cumplir con la misión de concesión de tierras de CSU al brindar investigación y educación de vanguardia a la comunidad de Colorado.

NBW utiliza el poder de los voluntarios para registrar y monitorear la actividad de las abejas en todo el estado, ayudando a los propietarios de viviendas, ecologistas y urbanistas a proteger las poblaciones de abejas silvestres. Durante la pandemia, el programa pasó a estar en línea y estuvo disponible en todo el estado, atrayendo a 300 nuevos voluntarios, un gran salto con respecto a los 20 del año anterior.

"El alto nivel de interés de los voluntarios es un testimonio de lo importante que es la conservación de los polinizadores para los habitantes de Colorado", dijo Lisa Mason, fundadora y directora de NBW y horticultora de CSU Extension. “No podemos ejecutar este programa sin el arduo trabajo de los voluntarios. Su emoción, especialmente cuando empiezan a ver abejas que acaban de aprender a reconocer, es contagiosa".

El crecimiento de la participación fue tan rápido que la capacitación virtual para nuevos voluntarios de NBW no pudo realizarse lo suficientemente rápido. Así nació una asociación con el Departamento de Ciencias de la Computación de CSU. ¿Misión? Un algoritmo de IA personalizado que puede capacitar a nuevos voluntarios utilizando pedagogía moderna e IA inteligente a través de la aplicación, y adaptar el programa de capacitación al nivel de experiencia del voluntario.

Crea una nueva IA

Para construir esta nueva inteligencia artificial, los informáticos del CSU deben realizar tres tareas importantes. Primero, el modelo de IA debe poder identificar abejas basándose en imágenes y una amplia participación de voluntarios, lo cual es una tarea fácil de hacer porque muchas abejas solo pueden identificarse a nivel de especie bajo un microscopio, y muchos voluntarios todavía están aprendiendo. Cómo identificar correctamente las abejas que ven.

"Si tenemos inteligencia artificial que puede reconocer a las abejas por sí sola, podemos usarla para capacitar a voluntarios y validar sus datos de observación, creando así conjuntos de datos ecológicos con calidad de investigación", dijo la profesora asociada Jill Zarestky. En la Escuela de Educación, "... luego comenzaremos a hablar sobre la distribución y distribución de las abejas nativas en Colorado".

En segundo lugar, el modelo debe apoyar a los estudiantes adultos de diversos orígenes, evaluar su experiencia y brindar lecciones y comentarios adaptados específicamente a la situación actual del estudiante. Esto se llama IA interpretable. La calidad de la retroalimentación de la IA es fundamental para garantizar que los datos recopilados por los voluntarios sean científica y ecológicamente precisos.

El desafío para los científicos informáticos es que la población estudiantil es tan diversa (a diferencia de un ambiente de aula donde no hay controles ni factores conocidos para el nivel de experiencia de los voluntarios) y la diversidad de especies de abejas, así como la multitud de moscas. y abejas que pueden ser imitadas. Las abejas son un mecanismo de defensa.

Incluso si un voluntario novato ve abejas o moscas, puede anotar que ha observado abejas y subir fotografías de sus observaciones. Al agregar fotografías, la inteligencia artificial puede evaluar la exactitud de la información del voluntario. Al detectar automáticamente identificaciones erróneas, la IA puede garantizar la integridad de los datos e identificar áreas específicas para capacitación adicional, como distinguir imitaciones de abejas de las reales o asesorar sobre cómo recopilar evidencia de alta calidad. factura.

El componente final es la creación de una interfaz humano-IA: una aplicación capaz de ofrecer formación adaptativa.

Los investigadores de la Facultad de Educación brindarán conocimientos sobre la mejor manera de clasificar y enseñar a diferentes tipos de estudiantes.

"'¿Cuál es la forma correcta de organizar las lecciones?' '¿Qué preguntas deberías hacer?' Estas son decisiones tomadas por nuestros expertos en educación", dijo Sarath Sreedharan, profesor asistente de informática en CSU. "Vamos a construirlo basándonos en la teoría pedagógica, pero ¿cómo tomamos estos conceptos educativos, primero matemáticas y luego software? para convertir a? En este momento, nos estamos centrando en la teoría, el software y la base de este proyecto que luego construirá la aplicación final".

Impacto del minuto a la existencia

Las implicaciones de esta investigación van desde minuciosas hasta existenciales.

"La ciencia pública saca a la gente a la luz", dijo Mason. “Obliga a la gente a reducir la velocidad y observar su entorno. Una de las cosas que me encanta de la polinización y el control de insectos es que todos pueden ser parte de la solución”.

Desde una perspectiva comunitaria, tales actividades brindan oportunidades para la comunicación bidireccional y el intercambio de ideas entre la comunidad y la universidad.

"Creo que es una oportunidad para ampliar nuestra experiencia de investigación, luego compartirla con el público y luego hacer que el público participe en la investigación", dijo Zarestki. "No es un círculo que cerramos todo el tiempo".

A nivel nacional, la esperanza es que sus algoritmos hagan que la ciencia comunitaria sea más viable y escalable.

"Esperamos que este proyecto dé como resultado un modelo de automatización que otros programas públicos de educación científica y de ciencias para adultos puedan adaptar fácilmente", dijo Nikhil Krishnaswamy, profesor asistente de informática en CSU.

Esta investigación amplía este trabajo para apoyar otros programas científicos públicos y tiene implicaciones más amplias para el aprendizaje de la IA entre humanos.

“Dado que la inteligencia artificial ha sido ampliamente publicitada en relación con la desinformación y la propaganda, espero que el uso de la inteligencia artificial en campos como la ciencia pública pueda representar un paradigma diferente como herramienta para ayudar a las personas a pensar de manera más científica y pensar mejor. dijo Krishnaswamy.

Native Bee Watch está abierto a cualquier persona en todo el estado. Para mantenerse actualizado o participar en el programa, visite NativeBeeWatch.org y suscríbase al boletín.

- Aliado Ruckman

Universidad Estatal de Colorado