UFRGS
16/02/2024

Foto: Vera e Jean-Christophe/ Flickr – Ovelha é considerada aliada da pecuária, uma das principais atividades econômicas da Patagônia.

Resultado de uma longa sequência de eventos históricos e ecológicos, a Patagônia Argentina apresenta um ecossistema emblemático: um predador e duas presas (puma, guanaco e ovelha, respectivamente). Para os fazendeiros da região, os guanacos e os pumas são identificados como inimigos de seus interesses econômicos – já a ovelha, introduzida por imigrantes europeus, é uma das maiores aliadas da pecuária, uma das principais atividades econômicas da região. Sendo assim, os guanacos e os pumas são alvos de constante remoção por meio da caça, o que prejudica a preservação da fauna nativa.

“Há um conflito de interesses na região”, aponta Jhordan Silveira de Borba, mestre pelo PPG Física da UFRGS. Orientado por Sebastián Gonçalves, o pesquisador desenvolveu o seu estudo na área da ecologia matemática. “Eu sempre tive interesse em trabalhar alguns temas mais interdisciplinares, algo que fuja um pouco da física mais tradicional”, inicia.

Um olhar inovador

Nas últimas décadas, houve um aumento significativo no desenvolvimento de modelos baseados em equações na ecologia, isto é, na construção de equações que busquem simular a dinâmica entre as espécies. A natureza complexa dos modelos existentes, contudo, é algo que limita a obtenção de informações relevantes sobre esses sistemas, o que motivou Jhordan à construção de um modelo simplificado. “Com uma modelagem mais simples, pode-se ter mais ferramentas de apoio na hora de tomada de decisões sobre políticas públicas, de como gerenciar o campo e os ecossistemas”, pontua. Segundo ele, os métodos utilizados conservaram os principais resultados de sistemas mais sofisticados, o que demonstra que as ferramentas propostas são suficientes para analisar outros modelos.

Na busca de avançar sobre a problemática, o trabalho propõe o uso de duas técnicas: uma forma de uso não tradicional de inteligência artificial e a generalização de gráficos ternários (em formato triangular). Mediante o aprendizado da máquina, foi possível obter uma medida quantitativa do impacto de cada parâmetro de modelagem, como taxas de reprodução e extinção de cada espécie. Além disso, por meio da generalização do gráfico, a observação de como o sistema reage a variações nos parâmetros que o compõem foi facilitada. Ao combinar essas ferramentas, o estudo proporciona uma compreensão prática e aprofundada da dinâmica desse sistema, abrindo a possibilidade de sua aplicação em outros sistemas ecológicos.

As ferramentas utilizadas

Para a construção do gráfico, Jhordan escolheu analisar cinco parâmetros. Apesar de representar um número menor do que o de outros trabalhos existentes na área, dessa forma era possível analisar de modo mais abrangente cada um deles, o que não era comum em estudos anteriores. A partir disso, foi possível visualizar de maneira rápida e conveniente como o sistema responde a diferentes variações de todos os cinco parâmetros que o constituem em uma única representação gráfica, como a taxa de extinção do predador, a taxa de nascimento da ovelha e a taxa de nascimento do guanaco, por exemplo. Dependendo das cores indicadas ao final da simulação, seria possível saber quantos animais sobreviveram e se algum foi extinto ou não, por exemplo.

Além disso, no uso do perceptron, um dos primeiros modelos de inteligência artificial, Jhordan tomou vantagem da simplicidade do recurso, o que possibilitou identificar a influência de cada um dos parâmetros para a sobrevivência ou extinção de cada uma das espécies. “Por ser bastante simples, é possível entender cada passo que ele toma, diferente de outros modelos mais complexos [como o ChatGPT], que não sabemos exatamente como funciona”, esclarece.

Por fim, foi realizada também uma modelagem baseada em agentes – um sistema computacional –, inspirada nos autômatos celulares , em que as regras de interação implementadas foram obtidas por uma interpretação probabilística do modelo baseado em equações, utilizado no início da pesquisa. Nesse sistema, há uma maior quantidade de informações que pode ser inserida e analisada. A correspondência quantitativa dos resultados de ambos reforça a interpretação dada ao modelo proposto inicialmente e também valida o modelo baseado em agentes, abrindo novos caminhos para avançar o trabalho futuro, devido às gamas de possibilidades que esse tipo de modelagem apresenta.

Os resultados da pesquisa de Jhordan representam um grande avanço na área da ecologia matemática. Para ele, a maneira inovadora de utilizar as ferramentas propostas pode ser crucial para a tomada de decisões nas análises de ecossistemas. A partir disso, espera que o trabalho possa contribuir para o desenvolvimento da área. [1], [2]

[1] Texto de Carolina Paz Comerlatto

[2] Publicação original: https://www.ufrgs.br/ciencia/estudo-propoe-ferramentas-inovadoras-para-analises-na-ecologia-matematica/v

Como citar esta notícia: UFRGS. Estudo propõe ferramentas inovadoras para análises na ecologia matemática. Texto de Carolina Paz Comerlatto. Saense. https://saense.com.br/2024/02/estudo-propoe-ferramentas-inovadoras-para-analises-na-ecologia-matematica/. Publicado em 16 de fevereiro (2024).

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