Unos investigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities han desarrollado un sistema de inteligencia artificial que permite a un robot submarino calcular la frecuencia respiratoria de un buceador con solo observar las burbujas que salen del regulador con cada exhalación. El estudio, revisado por expertos y publicado en The International Journal of Robotics Research, lo describe el equipo como la primera demostración del uso de la visión robótica para medir la respiración de un buceador.
El sistema funciona con imágenes normales de una cámara submarina, lo que significa que los buceadores no tienen que llevar ningún sensor adicional. Las herramientas convencionales de monitorización de la salud, incluidos los dispositivos wearables que dependen del contacto con la piel o de la transmisión inalámbrica, suelen funcionar mal bajo el agua porque los trajes de neopreno gruesos impiden el contacto con la piel y el agua limita el alcance de la señal. Un enfoque sin contacto, basado en una cámara, evita ambos problemas.
Cómo identifica el robot un soplo
Las cámaras del robot siguen las ráfagas de burbujas que se producen con cada exhalación, y su software convierte el patrón de esas ráfagas en una estimación del número de respiraciones por minuto. Como las imágenes submarinas suelen ser borrosas, los investigadores crearon lo que llaman un «sistema de etiquetado difuso». Se revisaron manualmente miles de imágenes submarinas y se compararon con grabaciones de audio de exhalaciones con regulador, lo que permitió a la IA aprender cómo era una respiración real incluso con visibilidad imperfecta.
Los datos de entrenamiento y prueba se recopilaron en lagos de Minnesota, como el lago Superior y el lago Square, así como en aguas abiertas frente a las costas de Barbados, en el Caribe, lo que permitió someter el sistema a una amplia gama de temperaturas y condiciones de visibilidad.
Tres niveles de estado, no un diagnóstico
Durante las pruebas de campo, un sistema complementario llamado HREyes clasificó las lecturas de respiración en tres categorías: por debajo de lo normal, normal y por encima de lo normal, considerando que menos de 14 respiraciones por minuto se clasificaban como «por debajo de lo normal» y más de 20 como «por encima de lo normal». El robot puede mostrarte ese estado, funcionando como un indicador de lecturas inusuales en lugar de como una alarma de emergencia confirmada.
Junaed Sattar, profesor asociado de informática e ingeniería en la universidad y autor principal del estudio, dijo que el objetivo era ofrecer a los buceadores un compañero robótico de seguridad específico que pudiera actuar como un segundo par de ojos para detectar el estrés fisiológico bajo el agua, y que el trabajo futuro se centrará en supervisar a grupos de buceadores en lugar de a un solo buceador cada vez.
Lo que aún no está demostrado
El estudio comparó las estimaciones de la respiración del robot con el análisis realizado por personas de las mismas imágenes, pero no determinó si las lecturas pueden identificar de forma fiable el estrés del buceador o predecir una emergencia inminente. El autor principal, Demetrious Kutzke, estudiante de doctorado que participa en el proyecto, señaló que monitorizar la respiración es algo habitual en tierra, pero que se convierte en un reto técnico importante bajo el agua.
El siguiente paso de los investigadores es combinar los datos de respiración con un análisis de los movimientos del buceador, con el objetivo de crear un perfil fisiológico más completo que pueda servir de base para tomar decisiones de seguridad durante inmersiones profundas o prolongadas. Por ahora, el sistema puede indicar la frecuencia respiratoria, pero todavía no puede decirle al buceador, ni al equipo de buceo, qué significa esa frecuencia.
Director de Desarrollo de Negocios | Scuba Plus
Tamer aporta al sector del buceo una sólida experiencia analítica, fruto de su dilatada trayectoria en gestión de riesgos. Instructor Técnico SDI/TDI experto, se centra en la formación de alto nivel y la defensa del medio ambiente. Como cofundador de la iniciativa Code Red Sea, lidera activamente campañas de limpieza submarina y de concienciación ambiental en todo Egipto.
