Un biorregistrador de código abierto recoge conversaciones submarinas de cetáceos
Digamos que quieres escuchar a un grupo de extraterrestres superinteligentes cuyo idioma no entiendes, y cuya nave espacial solo sobrevuela la Tierra una vez por hora. Es similar a lo que hacen los científicos de Harvard y otros, excepto que su especie objetivo, los cachalotes, afortunadamente viven aquí en la Tierra.
Como parte del Proyecto sin fines de lucro CETI (Cetacean Translation Initiative), un esfuerzo multiinstitucional para discernir el lenguaje de los cachalotes, ingenieros de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS) y otros han liderado el desarrollo de un poderoso dispositivo de escucha que se adhiere a las ballenas y graba audio de alta fidelidad y otra información que luego es analizada por modelos de aprendizaje automático.
El dispositivo, llamado biorregistrador, recopila grandes conjuntos de datos de alta calidad de sonidos de ballenas, llamados codas, que al oído humano suenan como una serie de clics rítmicos, junto con pistas contextuales como el comportamiento físico y la profundidad del océano.
El biorregistrador es uno de los primeros en ser diseñado específicamente para recoger datos para su interpretación mediante algoritmos de aprendizaje automático. Las técnicas modernas de aprendizaje automático pueden ayudar a descubrir la comunicación estructurada no humana al identificar patrones y frecuencias en las codas de las ballenas que los humanos no pueden percibir fácilmente.
El biorregistrador se ha utilizado hasta ahora en ballenas frente a la costa caribeña de Dominica durante numerosas inmersiones en aguas profundas.
Imagen: Vista detallada del biorregistrador del Proyecto CETI. Crédito: Spencer Lowell
"Cuando buscábamos decodificar el lenguaje de las ballenas, un valor clave fue colocar los micrófonos en los mejores lugares para obtener la mejor grabación de audio posible", dijo Daniel Vogt, ingeniero principal de Harvard SEAS para el Proyecto CETI y primer autor del artículo sobre el biorregistrador. "Analizamos el estado de la técnica, lo que había disponible, y no encontramos nada que realmente se ajustara a lo que buscábamos. Así que creamos el nuestro".
Tecnología de código abierto
El biorregistrador, diseñado por Harvard, y todos sus componentes y software son de código abierto, disponibles para cualquier persona de la comunidad científica o de biología marina. Los investigadores esperan que esta estructura impulse la innovación colaborativa y, posiblemente, se extienda a otras especies.
"Esto realmente democratiza y abre el campo de las ciencias marinas a biólogos de todo el mundo", afirmó David Gruber, fundador y científico principal del Proyecto CETI, un programa de la National Geographic Society, que lleva cinco años en marcha. El trabajo de Gruber sobre la comunicación entre ballenas comenzó cuando fue becario Radcliffe en 2017-2018.
El biorregistrador no invasivo se adhiere a la piel de los cachalotes mediante ventosas, también diseñadas por investigadores de robótica de Harvard. Incluye tres hidrófonos sincronizados de alto ancho de banda (micrófonos subacuáticos) que pueden grabar el sonido de varias ballenas que se comunican entre sí a diferentes distancias. También incluye equipos de registro y transmisión GPS, así como sensores de profundidad, movimiento, orientación, temperatura y luz.
Imagen: El Bio-Registrador CETI en un cachalote salvaje (izquierda) y un resumen de sus características principales (derecha). Este bio-registrador es utilizado por el Proyecto CETI para estudiar la comunicación de los cachalotes en el Caribe Oriental, frente a la costa de la isla de Dominica. Está diseñado para ser implementado en cachalotes de forma no invasiva (con ventosas) y grabar audio de alta calidad. Crédito: PLOS One (2025). DOI: 10.1371/journal.pone.0337093
Las ballenas pueden sumergirse una milla de profundidad y permanecer bajo el agua durante una hora, saliendo a la superficie sólo unos minutos para respirar; el bioregistrador está diseñado para soportar esas condiciones, con una duración de batería de aproximadamente 16 horas y una sensibilidad de audio que capta frecuencias más altas de las que los humanos pueden oír.
Las tecnologías tradicionales de marcado de ballenas han registrado numerosas vocalizaciones de ballenas y han sentado las bases del campo de la comunicación entre cetáceos. El biorregistrador del CETI se basa en estas tecnologías fundamentales, pero captura una gama más completa de datos, incluyendo la capacidad de diferenciar entre diferentes ballenas que hablan midiendo el origen de sus sonidos. Los conjuntos de datos ayudan a los investigadores a interpretar los sonidos y comprenderlos, en lugar de simplemente escucharlos.
Resultados recientes ya han demostrado sus métodos. Un estudio publicado utilizó datos de biorregistradores para demostrar que los cachalotes tienen su propio alfabeto; otro informa sobre una versión de vocales y diptongos en el lenguaje de los cachalotes, similar a cómo hablamos los humanos.
Objetivos del Proyecto CETI
Fundado en 2020, el Proyecto CETI es la mayor iniciativa de comunicación interespecies del mundo, en la que participan ocho instituciones y 50 científicos que trabajan en inteligencia artificial, procesamiento del lenguaje natural, criptografía, lingüística, biología marina y robótica.
Investigadores de Harvard han desempeñado papeles científicos clave; Vogt trabaja en el laboratorio de Robert Wood, profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Cátedra Harry Lewis y Marlyn McGrath, quien dirige el componente de robótica del Proyecto CETI y cuyo laboratorio diseñó las ventosas, inspiradas en los peces chupón, que adhieren el biorregistrador a la piel de la ballena.
Stephanie Gil, profesora adjunta de informática, diseñó un marco de aprendizaje por refuerzo con drones autónomos que se utilizan para localizar ballenas y predecir cuándo emergerán para poder etiquetarlas. Además, el lingüista principal del proyecto, Gašper Beguš, obtuvo su doctorado en Harvard.
Adherir un micrófono a un cachalote es un desafío sobresaliente en múltiples frentes: usar drones para etiquetar a los animales sin molestarlos ni lastimarlos; lograr que las etiquetas se adhieran en medio de un océano salado y ondulado; recuperar los dispositivos; extraer e interpretar los datos.
El equipo del Proyecto CETI ha alcanzado hitos en cada uno de estos esfuerzos. Llevar el biorregistrador a muchos otros laboratorios y equipos debería acercar aún más al proyecto a su objetivo de comprender cómo se comunican los cachalotes y otros cetáceos, y quizás, algún día, responder en su idioma.
"Esta tecnología podría extenderse ahora a los millones de especies con las que compartimos el planeta", afirmó Gruber. "Considero este momento crucial, ya que el campo de la bioacústica y la inteligencia artificial puede expandirse ahora enormemente".
Los detalles del diseño del dispositivo y su inspiración se publican en PLOS One: An open-source bio-logger for studying cetacean behavior and communication
