Sensor a laser identifica pernilongos pelo zumbido
Com informações da Agência Fapesp - 07/07/2014
Os dados para calibração e classificação de pernilongos pelo sensor
foram coletados por meio da colocação dos insetos em caixas de acrílico
com luminosidade, temperatura e umidade controladas.
Os serviços de saúde brevemente poderão contar com uma tecnologia
capaz de identificar focos de pernilongos transmissores de doenças como a
dengue, a malária e a febre amarela.
A nova ferramenta é um sensor capaz de identificar diferentes
espécies de insetos voadores pelo zumbido de suas asas. E, a partir do
zumbido, calcular a quantidade dos insetos causadores de doenças ou
pragas agrícolas.
"Os insetos voadores batem as asas em velocidades diferentes, de
acordo com seu tamanho e outras características morfológicas, e em
frequências sonoras que variam tipicamente entre 100 e 1.500 Hertz,"
explica o professor Gustavo Enrique Batista, do Laboratório de
Inteligência Computacional do Instituto de Ciências Matemáticas e de
Computação (ICMC) da Universidade de São Paulo (USP).
Para medir essa frequência e identificar os insetos, o pesquisador
desenvolveu um sistema de classificação automática de insetos que é
baseado em técnicas de aprendizado de máquina, uma área da
inteligência artificial
voltada ao desenvolvimento de algoritmos que permitem ao computador
aperfeiçoar seu desempenho na execução de tarefas conforme ele vai
processando mais dados.
Detecção de pernilongos a laser
Em vez de gravar e analisar os zumbidos, a solução desenvolvida por
Batista usa um sensor a laser para calcular a frequência sonora do
batimento de asas de insetos durante o voo.
Um feixe de laser de baixa potência, equivalente a um apontador do
tipo usado por professores, é direcionado para uma matriz com uma série
de fototransistores. Ao voar entre o feixe de laser e os
fototransistores, as asas do inseto bloqueiam parcialmente a luz,
causando pequenas variações no feixe.
As variações induzidas na luz são muito similares aos sinais de áudio - como os capturados por um microfone.
Assim, depois de filtrados e amplificados, é possível gravar os
sinais em arquivos de áudio e processá-los usando técnicas de
reconhecimento de voz - ou reconhecimento de zumbidos, neste caso.
"Cada espécie de inseto voador produz um sinal ligeiramente diferente
da outra. Isso possibilita comparar computacionalmente os sinais de
cada uma das diferentes espécies", disse Batista.
Os testes incluíram os pernilongos
Aedes aegypti (transmissor da dengue e da febre amarela),
Anopheles gambiae (vetor da malária),
Culex quinquefasciatus (vetor da filariose linfática) e
Culex tarsalis (vetor da encefalite de Saint Louis e da encefalite equina ocidental), além das espécies de mosca
Drosophila melanogaster (conhecida popularmente como mosca da banana), a
Musca domestica, a
Psychodidae dípteros (conhecido como mosca do banheiro), o escaravelho
Cotinis mutabilis e a abelha
Apis mellifera.
À
esquerda, foto de todos os componentes usados no sistema de detecção de
insetos. À direita, esquema de funcionamento da armadilha. [Imagem:
Yanping Chen et al. - 10.1007/s10905-014-9454-4]
Outras variáveis
O sistema computacional foi capaz de diferenciar e identificar as
espécies de insetos com uma porcentagem de acerto que variou entre 98% e
99%.
"Atualmente só estamos explorando a frequência de batimento de asas e
outros atributos intrínsecos ao sinal no sensor", disse Batista. "Há
outras variáveis que podem ser adicionadas para melhorar ainda mais a
taxa de sucesso do sensor na identificação de espécies de insetos."
Entre essas variáveis estão o momento durante o dia em que os insetos
voam, além da temperatura, pressão e umidade do ar ambiente - os três
fatores meteorológicos que mais afetam a atividade dos insetos.
O aparelho foi desenvolvido em colaboração com o grupo de Eamonn John Keogh (Universidade da Califórnia Riverside),
A tecnologia já está sendo transformada em produto comercial pelos
pesquisadores por meio de sua empresa Isca Tecnologias, que acaba de
receber financiamento da Fundação Bill & Melinda Gates e da Vodafone
Americas Foundation, além da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de
São Paulo (Fapesp).