¿Puede la IA salvar el planeta? Algunos habitantes de Maryland están tratando de defender su caso

La mera mención de “inteligencia artificial” inspira mucho temor y asombro en la población en general.

Sin embargo, es un tema demasiado amplio. La IA puede significar cualquier cosa, desde vehículos autónomos hasta tecnología de reconocimiento facial. Robots que realizan tareas nada envidiables con nuevas combinaciones de canciones populares. Se mejoró la detección de fraude en los bancos hasta las falsificaciones de videos profundas destinadas a engañar al público.

"No puedo pensar en ningún esfuerzo en el que la IA no pueda ser útil de alguna manera", dijo Anupam Joshi, presidente del Departamento de Ciencias de la Computación e Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Maryland en el condado de Baltimore. "Y cuando piensas en la IA, hay mucho revuelo en torno a esto".

Pero varios académicos, científicos, intelectuales y ambientalistas de Maryland están empezando a creer en el revuelo al menos en un sentido crítico: creen que la IA puede ayudar a proteger la tierra, el aire y el agua del mundo y podría ayudar a mitigar el clima. cambiar.

"En los últimos años ha habido mucho entusiasmo acerca de la IA, mucho miedo acerca de la IA", dijo Joel Dunn, presidente y director ejecutivo de Chesapeake Conservancy, una organización regional de conservación sin fines de lucro con sede en Annapolis. “Realmente no hay duda de que está afectando cada parte de nuestras vidas... Viene con cierta controversia a medida que llegamos a comprender cómo la IA cambiará la sociedad tal como la conocemos. Pero lo que algunas personas tal vez no sepan es que la IA puede tener el potencial de salvar el planeta, incluso aquí en la región de la Bahía de Chesapeake”.

El concepto no es nuevo: después de todo, WALL-E, una popular película animada de 2008, presentaba a un robot que viajaba por una Tierra profanada, limpiando los desastres ambientales de los humanos.

Hoy en día, en su nivel más básico, la IA ayuda a los científicos del clima y a los meteorólogos con los rudimentos de su profesión.

"Nuestra capacidad para predecir el clima ha mejorado enormemente durante la última década, y una de las principales razones es el aprendizaje automático", dijo Tim Finin, otro profesor de informática e ingeniería eléctrica en la UMBC, quien, como Joshi, estaba testificando en una audiencia legislativa estatal. sobre IA a principios de este verano.

Cuando los expertos en políticas hablan sobre el uso de la IA para ayudar al medio ambiente, no se refieren a la iteración más reciente (y más candente y controvertida), conocida como ChatGPT. Se trata de un modelo de lenguaje impulsado por IA, capaz de generar texto similar al humano en función del contexto, conversaciones pasadas y muestras de escritura anteriores.

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"Esto de la IA no es tan nuevo como todo el mundo cree", afirmó Andrew J. Elmore, profesor de ecología del paisaje en el Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland, que acaba de completar un proyecto de mapeo de tierras forestales en Pensilvania, utilizando inteligencia artificial.

En una conversación reciente con periodistas en el Área de Gestión de Recursos Naturales de la Isla Wye del estado, donde anunció un nuevo plan estatal para monitorear la salud de la Bahía de Chesapeake, el gobernador Wes Moore (D) dijo que la IA puede convertirse en parte de la estrategia de soluciones climáticas de Maryland.

"Ser capaz de entender el papel que la IA podrá desempeñar... es importante, y es algo que nuestra administración va a avanzar muy deliberadamente", dijo.

Chesapeake Conservancy pone a prueba periódicamente la solicitud. Quizás sea la institución líder en Maryland que utiliza la IA para la investigación y la promoción del clima, aunque de ninguna manera es la única. La organización completó recientemente dos proyectos que los líderes de la conservación creen que pueden extrapolarse de manera ilimitada. Uno se basó en modelos que los investigadores de la conservación desarrollaron para mapear vías fluviales en áreas discretas. El otro rastreó grandes instalaciones de energía solar y ofreció predicciones sobre dónde se podrían ubicar futuros paneles solares.

El año pasado, utilizando computación profunda, los investigadores de conservación ayudaron al Centro Harry R. Hughes de Agroecología en la costa este a compilar una mirada integral a las tierras forestales y las copas de los árboles en desaparición de Maryland. El estudio dio como resultado este año la primera legislación significativa de protección forestal en la Asamblea General en décadas.

"Existe el reconocimiento de que necesitamos aprovechar nuevos enfoques en tecnología, financiamiento y aplicación para hacer avanzar el movimiento", dijo Dunn. "Y la IA y el aprendizaje automático son un componente de eso, y un componente importante de eso".

El mapeo de vías navegables, por supuesto, no es un ejercicio nuevo. El Inventario Nacional de Humedales, supervisado por el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU., existe desde hace décadas. La agencia produce y distribuye mapas y otros datos geoespaciales sobre humedales y hábitats de aguas profundas y monitorea los cambios en esos hábitats a lo largo del tiempo, utilizando fotografías, tecnología satelital y otros datos.

Pero en un momento en que los funcionarios federales y estatales, agricultores, ganaderos, científicos, líderes corporativos y ambientalistas ni siquiera pueden ponerse de acuerdo sobre lo que realmente constituye una masa de agua (y han estado solucionando sus diferencias en debates legislativos y mediante litigios), Chesapeake Conservancy ha buscado una encuesta más agresiva y completa. Hace una década, la organización creó el Centro de Innovación para la Conservación y comenzó a recaudar dinero para contratar científicos que lo administraran.

"Ese fue un esfuerzo consciente para aprovechar las tecnologías emergentes, en particular los sistemas de imágenes geográficas y la computación basada en la nube, para ayudarnos a desarrollar mejores datos para tomar mejores decisiones", dijo Dunn.

Cuando se trataba de mapear humedales, los científicos conservacionistas entrenaron un modelo de red neuronal de aprendizaje automático para mapear humedales de alta resolución con datos disponibles públicamente del condado de Mille Lacs, Minnesota, una región al norte de las Ciudades Gemelas con abundantes lagos y ríos; el condado de Kent, Delaware, que se encuentra a lo largo de la bahía de Delaware; y el condado de St. Lawrence, Nueva York, que se encuentra en parte en el parque Adirondack y cuenta con el río St. Lawrence y varias otras vías fluviales importantes. Utilizando tres tecnologías diferentes (IA, datos de teledetección de satélites y computación en la nube), los investigadores pudieron mapear las vías fluviales en los tres condados, incluida la evaluación de dónde habían estado los cuerpos de agua antes de que desaparecieran o quedaran cubiertos por proyectos de construcción, a un ritmo Tasa de precisión muy alta del 94%.

"Es bastante inusual que una organización de nuestro tamaño tenga ese nivel de integración", dijo Mike Evans, científico de datos senior de Chesapeake Conservancy. "Nos pone a la vanguardia de lo que están haciendo las organizaciones conservacionistas".

AI ayudó a Chesapeake Conservancy a mapear humedales en tres condados de EE. UU. Este gráfico muestra áreas donde los datos de entrenamiento (en verde) no mapearon un humedal, pero donde el modelo de conservación mapeó correctamente la presencia de un humedal (en morado). Es probable que en esta zona se haya restaurado un humedal. Foto cortesía de Chesapeake Conservancy.

Los resultados del estudio se publicaron en Science of the Total Environment, una revista académica, lo que proporcionó a los investigadores de Chesapeake Conservancy una gran satisfacción y una validación revisada por pares. Y los científicos creen que lo que encontraron en los tres condados se puede extrapolar a toda la región de la Bahía de Chesapeake. Han compartido los resultados con los líderes del Programa de la Bahía de Chesapeake, la asociación regional de funcionarios federales, estatales y locales que ha estado trabajando en la limpieza de la Bahía durante las últimas cuatro décadas.

"Es un gran ejemplo de cómo se pueden aprovechar mejores datos para formular mejores políticas", afirmó Dunn. “Los humedales son como los riñones de la Bahía de Chesapeake. Son cruciales para mantener y restaurar partes críticas de la bahía. Por eso, estamos muy entusiasmados de agregar esta herramienta y estos datos al marco de decisiones para que la comunidad avance”.

'Existe la tecnología para mapear estos datos en formas que no podíamos hacer antes'

El estudio de paneles solares de Chesapeake Conservancy buscó mapear dónde se han colocado grandes instalaciones solares en los seis estados de la cuenca de la Bahía: Maryland, Virginia, Delaware, Virginia Occidental, Pensilvania y Nueva York. El uso de la tecnología de inteligencia artificial era esencial, dijeron los líderes de la conservación, porque es difícil distinguir los paneles solares de las masas de agua y la escorrentía sobre superficies impermeables en las imágenes satelitales estándar. Por lo tanto, el mapeo de IA permitió a los investigadores no solo ver dónde están las instalaciones solares, sino también proyectar dónde es probable que terminen en el futuro. Los resultados fueron publicados en Biological Conservation, una revista científica.

"Fue un desafío que se prestó a las fortalezas de la IA, por lo que tenía mucho sentido", dijo Evans. “Existe esta necesidad de datos. Existe la tecnología para mapear estos datos de maneras que no podíamos hacer antes. Así que este es realmente un buen ejemplo del punto óptimo donde la IA realmente puede marcar la diferencia en el espacio de la conservación”.

Utilizando inteligencia artificial, los científicos de Chesapeake Conservancy pudieron rastrear el creciente número de grandes paneles solares en la cuenca de la Bahía de Chesapeake. Foto cortesía de Chesapeake Conservancy.

Evans presentó las conclusiones en una conferencia sobre agua limpia en Harrisburg, Pensilvania, a principios de este año. Dijo que algunos líderes conservacionistas estaban consternados al ver las proyecciones de que una serie de grandes proyectos solares inevitablemente terminarán en tierras que los grupos ambientalistas están tratando de proteger.

"Se podían escuchar algunas quejas en la audiencia", recordó Evans, "porque a la gente no le gustaba ver su área iluminada como un lugar solar de alta probabilidad, y mi comentario es: 'Si no les gusta cómo se ve este mapa, bien. Ahora es el momento de hacer algo al respecto”. Esto es lo que creemos que sucederá si el status quo continúa”.

En el futuro, la organización de conservación se encuentra en las primeras etapas de un proyecto que utiliza inteligencia artificial para mapear la biodiversidad de la región de la Bahía de Chesapeake. Kumar Mainali, un científico de datos que dirige la investigación, dijo que el grupo tiene como objetivo rastrear la distribución de cientos de especies y señalar hábitats adecuados para cada especie en toda la región, "para que podamos gestionarlas y conservarlas de manera eficiente".

"Para hacer cualquier cosa, primero necesitamos datos sobre la especie", dijo Mainali.

La IA permitirá a los investigadores localizar y observar especies más pequeñas, utilizando una resolución 1.000 veces más fina que la cartografía convencional.

"Es un proyecto de varios años", dijo Mainali. "Hasta ahora he completado el modelado de unas 10 especies".

Mapeo de los bosques de Pensilvania y el mundo submarino

Los investigadores de Chesapeake Conservancy no son las únicas personas en Maryland que utilizan IA para realizar investigaciones ambientales.

Elmore, profesor del Laboratorio de los Apalaches del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland en Frostburg, acaba de terminar su proyecto de mapeo de tierras forestales en Pensilvania, pero aún no se ha publicado. UMCES fue contratada para el trabajo por el Servicio de Conservación de Recursos Naturales, una división del Departamento de Agricultura de EE.UU., que está interesada en la gestión de bosques para maximizar el hábitat de las aves.

Elmore dijo que el estado de Pensilvania hace un buen trabajo al realizar un seguimiento de dónde se talan los bosques en tierras públicas, pero tiene dificultades para monitorear lo que sucede en tierras privadas. Los investigadores de la UMCES utilizaron fotografías y datos tomados del radar de un avión y los combinaron con lo que se sabía sobre la actividad maderera en tierras públicas para formular hipótesis sobre lo que ha estado sucediendo en todo el estado.

“Realmente ayudó que el estado mantuviera datos de capacitación tan excelentes” en tierras públicas, dijo Elmore. Las conclusiones básicas de los investigadores: “Las personas que viven en tierras privadas en algunos casos siguen las mejores prácticas, pero en otros no. En algunas tierras privadas simplemente vienen y cosechan los árboles más valiosos”.

Con el tiempo, UMCES quiere modelar el hábitat de las aves en los bosques de Pensilvania.

"Queremos saber dónde están las aves, pero lo que realmente queremos saber es dónde está el hábitat creado", dijo Elmore. "En última instancia, el objetivo es brindar a las personas herramientas para saber cuál es el mejor tratamiento que se puede obtener para el hábitat de las aves".

UMCES entregará sus datos al Servicio de Conservación de Recursos Naturales, pero también ofrecerá al gobierno federal opciones sobre cómo preservar, proteger y ampliar mejor el hábitat de las aves en Pensilvania, según lo que encontraron los investigadores.

"Las oportunidades están bastante abiertas si podemos identificar aquellas situaciones que son realmente valiosas y únicas para mapear la conservación", dijo Elmore.

Mientras tanto, un profesor de la Universidad Johns Hopkins ha aportado recientemente su larga experiencia en el uso de IA para estudiar el fondo del océano a aulas e institutos de investigación en Baltimore.

James Bellingham es un pionero en el campo de la robótica marina autónoma que ha dirigido expediciones de investigación desde el Ártico hasta la Antártida y ahora es director ejecutivo del Instituto para la Autonomía Asegurada de Hopkins. Bellingham ha pasado décadas desarrollando y empleando vehículos submarinos autónomos para la investigación, a través de puestos de alto nivel en la Institución Oceanográfica Woods Hole en Cape Cod y en el Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey en California, entre otras instituciones.

Bellingham dijo que la investigación de la vida marina y las condiciones climáticas siempre ha estado años por detrás de la capacidad de sondear lo que sucede en tierra firme o en el cielo, y calificó las condiciones a kilómetros bajo la superficie del océano como "un desafío de observación". Gran parte de lo que ocurre en el océano es opaco para la mayoría de los sistemas satelitales y opaco a las radiofrecuencias, dijo.

Bellingham y sus colegas han desarrollado vehículos autónomos que pueden pasar hasta seis horas seguidas en el fondo del océano, recopilando datos. Pero lo que han descubierto a lo largo de los años es que transmitir información desde el fondo del mar a la superficie es un gran desafío. Inicialmente, llevarían el vehículo a la superficie y pasarían seis horas descargando la información que había recopilado. Pero se dieron cuenta de que, dadas las condiciones volátiles en el fondo del océano, cuando pudieron observar los datos ya no lo hacían en tiempo real.

"Hicimos un trabajo terrible, aunque fue mejor que cualquier otra cosa que se pudiera hacer", dijo Bellingham. "En el océano, se necesita mucho tiempo para que las cosas funcionen".

Lo que Bellingham y sus colaboradores han desarrollado más recientemente es un vehículo autónomo con sistemas de comunicaciones capaces de transmitir datos a los investigadores en la superficie en tiempo real, comparando el proceso con el envío y la recepción de mensajes de texto. Lo que intentan medir es cómo las condiciones en el fondo del mar están afectando la biología y la química del océano, la vida que existe actualmente allí, y viceversa. Es un aspecto menos obvio y visible del cambio climático.

"Están empezando a desentrañar cómo estos organismos están siendo moldeados por el entorno en el que se encuentran y cómo están moldeando el medio ambiente", dijo Bellingham. “Algunas personas piensan que nos estamos moviendo hacia un océano que hoy no existe. Hay millones de hipótesis sobre lo que podría suceder”.

¿Una respuesta legislativa?

En una reciente conferencia de reguladores ambientales estatales en Washington, DC, la IA fue un tema de discusión frecuente. Amanda Lefevre, comisionada adjunta del Departamento de Medio Ambiente de Kentucky, dijo que el trabajo ambiental “es una aplicación realmente buena” para la IA.

"Se pueden ejecutar muchos escenarios, miles de escenarios diferentes, de miles de maneras diferentes", afirmó. Pero también bromeó sobre la prevalencia de la tecnología. "Quizás no tenga trabajo en dos meses".

Colby Manwaring, vicepresidente de Innovyze, una empresa de tecnología en Portland, Oregón, que desarrolla software para empresas de infraestructura hídrica, dijo a los funcionarios estatales que, en su opinión, la IA sólo puede llegar hasta cierto punto en la deconstrucción de las condiciones y los desafíos ambientales.

"No siempre necesitamos la IA", dijo. “Siempre contamos con muchas herramientas de análisis y herramientas operativas y de planificación. La IA puede ayudar a optimizar algo de eso”.

Manwaring dijo que la IA no puede, por ejemplo, decirle a alguien cuánto va a llover en un día determinado porque los pronósticos sólo pueden ser hasta cierto punto precisos.

"Los datos incompletos son una realidad en la vida de todos", afirmó. "Nunca es tan completo como uno desea".

Y la IA continúa generando temores en la sociedad y está atrayendo un mayor escrutinio por parte de los legisladores de todo el país, lo que inspiró 80 proyectos de ley separados en las legislaturas estatales de todo el país este año, afirmó Quinn Laking, estudiante de la Facultad de Derecho de la Universidad de Maryland que ha estado investigando la IA durante El Centro para la Salud y la Seguridad Nacional de la Universidad de Maryland testificó recientemente en una audiencia legislativa.

"Definitivamente es el nuevo tema candente", dijo.

Maryland no es una excepción. El Comité Conjunto de Ciberseguridad, Tecnología de la Información y Biotecnología de la legislatura celebró la primera de dos audiencias públicas sobre IA a finales de junio. Fue una encuesta general sobre las aplicaciones de la IA, en la que participaron una serie de expertos y académicos. Los copresidentes del comité, la senadora Katie Fry Hester (D-Howard) y la delegada Anne Kaiser (D-Montgomery), dijeron que el panel discutiría una posible legislación para supervisar la IA en el estado en una audiencia en octubre.

"Ya es hora de que exista algún tipo de marco legislativo", dijo Kaiser.

El editor fundador Josh Kurtz es un cronista veterano de la política y el gobierno de Maryland. Comenzó a cubrir la Cámara de Representantes en 1995 para los periódicos The Gazette y desde entonces ha escrito sobre política estatal y local. Fue editor de Roll Call, el periódico de Capitol Hill, durante ocho años, y durante ocho años fue editor de E&E Daily, que cubre la política energética y ambiental en Capitol Hill. Durante seis años y medio, Kurtz escribió una columna semanal sobre política estatal para Center Maryland y también ha escrito para varias otras publicaciones de Maryland. Kurtz da discursos regularmente y aparece en programas de radio y televisión para discutir la política de Maryland.

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