Como un pesquisidor desarrolló lo mas sofisticado programa de cómputo del mundo para cartografiar la distribución de especies amenazadas
Desarrollando lo mas sofisticado programa de cómputo del mundo
para cartografiar la distribución de especies amenazadas:
Entrevista con Steven Phillips de los laboratorios AT&T
Jemery Hance, mongabay.com
Publicado originalmente el 4 de agosto de 2008
En abril se dio a conocer una excelente noticia cuando se revelaron los resultados de un gran esfuerzo de mapeo de la rica y única biodiversidad de Madagascar. El proyecto produjo mapas de distribución de 2,315 de las especies de esta isla, cuya superficie es mayor que la de Francia. Este minucioso trabajo no hubiera podido ser posible sin la participación de Steven Phillips, investigador de AT&T que desarrolló el programa de cómputo utilizado.
Los resultados que arrojaron los mapas fueron sorprendentes, ya que se pusieron de manifiesto zonas del país que merecen ser protegidas pero que hasta la fecha han sido ignoradas, además de las áreas mejor conocidas, que son más extensas. Este novedoso sistema ayudará a los conservacionistas y al gobierno de Madagascar a seleccionar los sitios más importantes a conservar. El presidente Ravalomanana se ha comprometido a proteger el 10 por ciento de la superficie del país en beneficio de su vida silvestre única.
Phillips, trabajando estrechamente con científicos conservacionistas, desarrolló— y sigue mejorando su programa— el cual rápidamente se ha convertido en una herramienta invaluable para la preservación de la biodiversidad de Madagascar y otras regiones del planeta. A continuación Phillips relata la historia a mongabay.com.
Mongabay: ¿Cómo se involucró en el desarrollo de un programa de cómputo para cartografiar la biodiversidad de Madagascar?
Steven Phillips sobre un árbol en Madagascar |
Steven Phillips: Hace unos años me encontraba haciendo un poco de programación voluntaria para el Centro para la Biodiversidad y la Conservación del Museo Americano de Historia Natural. Algunos ecólogos estaban modelando la distribución de especies a partir de los registros de colecta del museo y me di cuenta que esa tarea de modelado ofrecía una oportunidad de investigación en el campo de las ciencias computacionales y al mismo tiempo podía contribuir a los esfuerzos de conservación.
Mongabay: ¿Cómo se dio el salto tecnológico de trabajar con redes de telecomunicación a la creación de un programa para cartografiar las regiones y la biodiversidad de un país del tamaño de Madagascar?
Steven Phillips: Como investigador de los laboratorios AT&T me puedo dar el lujo de programar mi propia agenda de investigación. Generalmente trabajo sobre algoritmos y optimización— buscando formas eficientes para resolver grandes problemas, como lo son el diseño y la administración de redes continentales de telecomunicación. Sin embargo, me resultaba evidente que el desarrollo de una nueva propuesta para el modelado de la distribución de las especies implicaba investigación en el campo del aprendizaje automático o aprendizaje de maquinas, un área en la nunca antes había trabajado. Así que me dirigí a la oficina de Rob Schapire, por aquel entonces investigador estrella del grupo de trabajo sobre aprendizaje automático de AT&T. Le describí la tarea de modelado y le solicité que me aconsejara. Sin dudarlo me sugirió que utilizara un enfoque de “entropía máxima”. Desde entonces hemos trabajado conjuntamente en Maxent, junto a Miro Dudík, quien fue el primer estudiante de doctorado de Rob después de su cambio al departamento de ciencias computacionales de la universidad Princeton. Sobre la marcha he tenido que aprender sobre aprendizaje automático y ¡también he aprendido algo de ecología!
Mongabay: ¿Cuánto tiempo llevó el desarrollo del programa?
Steven Phillips: La primera versión del programa quedo lista en sólo un par de meses, pero hemos seguido trabajando en él durante aproximadamente seis años, refinándolo y agregándole nuevas características. Constituye un gran reto trabajar con datos sobre biodiversidad —. Las especies más importantes para la conservación con frecuencia son las más raras y difíciles de encontrar, así que existen pocos registros disponibles para generar los modelos; además los registros tienen un fuerte sesgo geográfico que refleja las dificultades para acceder y trabajar en algunas zonas donde habitan las especies. Esto complica la tarea de modelado, lo cual nos ha llevado a formularnos una serie de interesantes preguntas en el campo del aprendizaje automático. Quizás hemos dado a conocer una docena de versiones del programa, con nuevas características derivadas tanto de nuestro trabajo teórico como de las peticiones de los ecólogos que emplean el programa.
Mongabay: ¿Podría explicarnos cómo funciona el programa?
Zonas prioritarias para la conservación en Madagascar. (A) Solución multi-taxa sin restricciones, donde se muestra la selección con base en las 2,315 especies modeladas si aún no existieran áreas protegidas. Los colores indican el nivel de prioridad: las zonas de mayor prioridad (2.9% de la superficie) se muestran en amarillo (lo cual equivale a la superficie protegida hasta el año 2002); las siguientes zonas en prioridad se muestran en azul y representan el 6.3% de la superficie nacional, equivalente a la extensión protegida hasta el año 2006; con las siguientes áreas en prioridad, marcadas en rojo, se alcanza la meta de conservación del 10% de la superficie. (B) Solución multi-taxa restringida, que aumenta (rojo) la protección ofrecida por los parques existentes hasta el 2006 (amarillo + azul = 6.3% del área) hasta la meta de 10%. Por lo tanto, las zonas rojas son las que nuestro análisis selecciona coma las áreas más importantes a considerar durante la expansión de la red actual de reservas. Imagen y texto cortesía de Kremen et al. SCIENCE VOL 320 11 de abril de 2008 |
Steven Phillips: Maxent utiliza una colección de sitios donde se ha registrado la presencia de una especie determinada, junto con las condiciones ambientales (tales como precipitación y temperatura) que se presentan a lo largo del área de estudio, para generar una estimación de la distribución de la especie en esa región. Esto se logra mediante la inferencia de una serie de restricciones sobre la distribución de la especie, basadas en las condiciones ambientales de los sitios en los que ocurre: por ejemplo, si la mayoría de las localidades de ocurrencia tienen una temperatura anual promedio mayor a 20 grados centígrados, inferimos que a la especie le gustan las condiciones cálidas, así que la mayor parte de su distribución debería encontrarse por encima de los veinte grados. Entre todas las distribuciones posibles que satisfacen las restricciones, Maxent encuentra aquella que es la más grande y extendida, esto es, la distribución de máxima entropía. Dado que se maximiza la entropía, la predicción que se obtiene muestra la extensión completa de las áreas con condiciones ambientales similares a los sitios donde ha sido registrada la especie.
Mongabay: ¿Considera que este programa podría ser aplicado en los esfuerzos de conservación en otras regiones del planeta?
Steven Phillips: Sí, y ya está siendo utilizado alrededor del mundo. Se encuentra disponible de forma gratuita en internet para su uso en investigación sin fines de lucro. Ha sido descargado miles de veces en aproximadamente 60 países.
Mongabay: ¿Planean seguir trabajando en este programa? ¿Qué cambios se vislumbran a futuro?
Steven Phillips: We’re Estamos preparándonos para dar a conocer otra actualización del programa, pero las nuevas características son pocas por ahora. Uno de los temas en los que estoy muy interesado es el cambio climático, el cual va a ocasionar grandes cambios en los patrones de distribución. No solamente necesitamos proteger a las especies donde habitan ahora, sino los lugares que necesitarán habitar en 50 o 100 años; también tenemos que facilitar sus movimientos si esas áreas no son contiguas. En caso de que encontremos formas de mejorar la exactitud de las predicciones de la distribución futura de las especies, por supuesto que me gustaría incorporarlas a Maxent.
Mongabay: ¿En qué otros proyectos se encuentran trabajando los investigadores de los laboratorios AT&T?
 El gecko de cola plana (Uroplatus fimbriatus) habita en la isla de Madagascar. |
Steven Phillips: No puedo hablar por todo el laboratorio pero puedo describir algunos proyectos que conozco y que se relacionan con el ambiente. Estamos usando un enfoque ampliamente utilizado para optimizar los flujos de datos a través de redes de telecomunicación para modelar flujos de organismos a través del paisaje. Lo hemos aplicado con las proteas, una familia de hermosas plantas con flor que cuenta con cerca de 300 especies en Sudáfrica, para determinar cuanta tierra se necesitaría conservar para permitir que todas las especies migren a través de las áreas protegidas en respuesta al cambio climático. Empleamos programación entera para optimizar la configuración de estanques y marismas en el sur de la bahía de San Francisco, donde antiguos estanques de evaporación de sal están siendo manejados para la conservación de las aves. Este verano, un estudiante de posgrado becado por AT&T ha estado trabajando en el laboratorio en la aplicación de los métodos de optimización “irremplazable”, una manera de cuantificar la importancia relativa de sitios que potencialmente pueden ser comprados para la conservación. Otro proyecto divertido, no relacionado con el ambiente, es una exhibición que se encuentra actualmente en el Museo de Arte Moderno de Nueva York, donde se utilizan datos en tiempo real de la red de AT&T para mostrar cambios en los patrones de comunicación entre la ciudad de Nueva York y el resto del mundo.
Mongabay: ¿Antes de trabajar en este proyecto tenía usted algún interés en Madagascar o en la vida silvestre?
Steven Phillips: Por supuesto que sí. Me siento muy comprometido con la conservación de la vida silvestre ya que mi generación tiene una responsabilidad extraordinaria — es probable que una cuarta parte de todas las especies del planeta sean llevadas a la extinción en el transcurso de nuestras vidas y no podemos cruzarnos de brazos al respecto. Madagascar es de gran interés porque puede afirmarse que es el más caliente de los puntos calientes de biodiversidad (áreas del mundo con una alta concentración de especies raras y amenazadas) y porque existe voluntad política para proteger la biodiversidad del país. El presidente Ravalomanana ha hecho el compromiso de proteger el 10% de la superficie de la isla mediante el decreto de parques nacionales, a partir del 2.8% protegido hasta el 2003.
Mongabay: ¿Ha tenido oportunidad de visitar Madagascar? ¿En caso afirmativo, cómo fue el viaje? En caso negativo ¿qué es lo que más le gustaría ver allá?
 Deforestación en Madagascar. |
Steven Phillips: Tuve la suerte de ir a Madagascar por primera vez en enero. La mayor parte del viaje fue en plan de trabajo— primero enseñando a un grupo de estudiantes locales el modelado de la distribución de especies y luego asistiendo a un taller sobre conservación y cambio climático. Tuve una semana y media para viajar, lo cual alcanzó para observar una pequeña muestra de la biodiversidad del país. Pasé un par de días en la selva tropical de Andasibe, donde lo más sobresaliente fue el haber estado a unos cuantos metros de una familia de lémures indrí, los más grandes de su especie, mientras entonaban una ensordecedora pero encantadora canción territorial. Mi recorrido culminó con un viaje al desierto espinoso del suroeste para visitar un programa de conservación de la Sociedad para la Conservación de la Vida Silvestre (Wildlife Conservation Society) en Andavadoaka. El desierto espinoso parece de otro mundo y rebosa de maravillosas especies vegetales altamente especializadas como el árbol pulpo y los arboles baobab con sus troncos casi esféricos. Fue evidente la razón por la que esta área única se convirtió en una prioridad en nuestro esfuerzo cartográfico y espero que nuestro estudio sirva para asegurar su conservación.
Mongabay: El proyecto de mapeo de Madagascar ocupó los titulares de la revista Science y un video que aborda su trabajo en AT&T ha aparecido en YouTube— ¿esperaba tal respuesta hacia su trabajo?
Steven Phillips: No, ¡no lo esperaba en absoluto! Estoy muy contento por la respuesta, tanto por el alto perfil dado al trabajo por la revista Science como por el entusiasta apoyo que AT&T me ha otorgado para mi investigación sobre conservación.
