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Software desenvolvido por doutorando amplia pesquisa sobre comportamento animal e gera novo registro de propriedade intelectual para UFV

18/05/2020

No Ethoflow, Rodrigo utiliza ferramentas avançadas de visão computacional e inteligência artificial

Há muito tempo o comportamento animal tem sido objeto de investigação da ciência para entender, dentre outros aspectos, a interação dos organismos com o meio onde vivem e as reações propiciadas por esse ambiente. Na UFV, por exemplo, um grupo de pesquisa do Departamento de Entomologia se dedica ao estudo da ecotoxicologia (efeitos de compostos químicos em sistemas biológicos), para o qual a avaliação do comportamento animal é um parâmetro importante para entender os efeitos de pesticidas nos insetos. E é deste grupo que se originou o software Ethoflow, o mais novo registro de propriedade intelectual obtido pela UFV, capaz de promover avanços significativos nas pesquisas da área.

O responsável pela inovação registrada no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) é o biólogo Rodrigo Cupertino Bernardes. Como doutorando do Programa de Pós-Graduação em Entomologia, Rodrigo percebeu que faltavam ferramentas para um estudo mais preciso dos efeitos tóxicos dos pesticidas nos animais, que trabalhasse, por exemplo, com análises em ambientes heterogêneos (como em condições de campo) e avaliasse vários indivíduos em grupos, mantendo suas identidades.

A partir desta percepção, o doutorando adotou como uma das diretrizes principais do seu projeto de pesquisa o desenvolvimento de um software, utilizando ferramentas avançadas de visão computacional e inteligência artificial. Desde que ingressou na pós-graduação, Rodrigo procurou ter uma formação multidisciplinar, cursando disciplinas da estatística e engenharia. “Com o embasamento adquirido nessas disciplinas, aprofundei meus conhecimentos em inteligência artificial e visão computacional para aplicar em estudos e soluções relacionadas à entomologia”, conta.

Suas pesquisas resultaram no Ethoflow que, a partir de um vídeo registrado com uma câmera digital, analisa automaticamente diferentes parâmetros do comportamento animal. Através de redes neurais convolucionais (um modelo de inteligência artificial), o Ethoflow também possibilita a análise de comportamentos específicos. Um deles, é o reconhecimento de trofalaxia, um comportamento social complexo de troca de alimentos entre insetos (por exemplo, abelhas) que vivem em um mesmo ninho.

Rodrigo explica que também foi implementado no software o estado da arte em visão computacional para detecção de objetos (instance segmentation), o que permite analisar o comportamento em experimentos de campo com diferentes ambientes heterogêneos. Utilizando heurísticas desenvolvidas para o software, o usuário pode gerar, automaticamente, dados de treinamento para os modelos de inteligência artificial, o que possibilita avaliar novos comportamentos com diferentes animais. Isso expande as possibilidades de aplicações do Ethoflow para além da entomologia. O software possibilita, por exemplo, o monitoramento de comportamentos em sistemas de criação de animais na pecuária de precisão.

O Ethoflow, cujo nome veio da combinação de termos relacionados ao estudo de comportamento ("Etho" de Ethology) e o fluxo de operações matemáticas (Flow) que ocorrem em modelos de inteligência artificial, é compatível com todos os sistemas operacionais comuns (Linux, Windows e macOS) e possui interface gráfica amigável, intuitiva e de fácil operação. Dessa forma, não demanda grande familiaridade com ferramentas computacionais para ser utilizado e pode ter aplicação multidisciplinar.

Para Rodrigo, o registro do programa de computador no INPI, para o qual contou com grande apoio e assessoria da Comissão Permanente de Propriedade Intelectual (CPPI) da UFV, é uma contribuição relevante para avaliação do programa de pós-graduação como inovação tecnológica. “O software é uma ferramenta de suporte útil para aplicações técnico-científicas e em pesquisas com comportamento animal. O pioneirismo dessa proposta amplia as áreas de pesquisa na entomologia que podem utilizar esses recursos computacionais para auxiliar nas tomadas de decisões”.

O doutorando destaca que a pesquisa conta com a participação dos professores Gustavo Martins (orientador, Departamento de Biologia Geral), Raul Guedes (coorientador, Departamento de Entomologia) e Maria Augusta Siqueira (coorientadora, Departamento de Biologia Animal).

Para conhecer o Ethoflow, o interessado pode entrar em contato com o Rodrigo pelo e-mail rodrigo.bernardes@ufv.br. Ele conta que irá ministrar cursos sobre a utilização do software e, em breve, disponibilizará também a ferramenta em uma plataforma digital para download com instruções de funcionamento.

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