Pesquisadores da USP de São Carlos (SP) usaram inteligência artificial para reconstruir os movimentos de um peixe elétrico da espécie Gymnotus carapo e entender como as descargas produzidas pelo próprio animal o ajudam a "enxergar" o ambiente e nadar pelas águas.
Diferentemente de espécies que produzem descargas fortes para defesa ou ataque, o Gymnotus carapo usa pequenas descargas elétricas para localizar objetos, encontrar alimento e se comunicar com outros peixes.
A eletricidade produzida pelo animal cria um campo ao seu redor. Quando esse campo sofre alterações, como ao encontrar obstáculos ou outros peixes, o animal consegue obter informações sobre o ambiente mesmo sem depender apenas da visão.
A ideia do estudo surgiu em 2010, mas o experimento só pôde avançar anos depois.
Tivemos que aguardar porque a execução dependia de tecnologias que ainda não estavam disponíveis na época. Reynaldo D. Pinto, professor do Laboratório de Neurobiofísica do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP).
O projeto foi retomado quando quatro estudantes ingressaram no laboratório, em 2024.
Descargas funcionam como “bússola elétrica”
Estudar o comportamento do animal não é simples, pois muitas espécies de peixes elétricos têm hábitos noturnos, e a iluminação usada durante uma filmagem pode alterar seu comportamento. Além disso, acompanhar um animal que nada livremente em diferentes direções exige registrar sua posição com precisão.
Para superar essas dificuldades, os pesquisadores colocaram o peixe em um tanque com profundidade suficiente para que ele pudesse nadar em diferentes direções. Câmeras instaladas ao redor do espaço registraram os movimentos do animal, enquanto sensores captaram os sinais elétricos gerados por ele.
As imagens foram analisadas por sistemas de inteligência artificial baseados em aprendizado profundo, uma técnica que permite ao computador identificar padrões em grandes quantidades de dados. Os algoritmos identificaram pontos do corpo do peixe e conseguiram reconstruir a posição e a postura do peixe em três dimensões.
Os pesquisadores identificaram dois picos principais no sinal elétrico produzido pelo peixe. Quando o animal nada em linha reta, se aproxima de um ponto ou faz uma curva, a polaridade desses sinais pode se inverter. Essa mudança permite identificar para qual direção a cabeça ou a cauda está apontada, ajudando a entender qual é a orientação do corpo do animal na água.
Pesquisa pode permitir rastrear peixes sem câmeras
Uma das possibilidades abertas pelo estudo é usar os próprios sinais elétricos do peixe para acompanhar sua posição e postura em três dimensões sem depender de câmeras. A ideia é que, com o treinamento de sistemas de inteligência artificial, seja possível identificar os movimentos do animal em condições de escuridão total ou em águas turvas, onde as imagens seriam pouco úteis.
A forma como o peixe usa o campo elétrico para se orientar ainda pode servir de inspiração para sistemas de navegação de veículos subaquáticos autônomos, capazes de se deslocar em ambientes com pouca ou nenhuma visibilidade.