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Sensor identifica insetos pelo bater das asas

Dispositivo criado na USP pode ser usado no monitoramento de lavouras e de áreas populacionais sob ameaça de doenças tropicais causadas por mosquitos, como a dengue e a febre amarela

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postado em 16/07/2014 14:00 / atualizado em 16/07/2014 11:34

Flávia Franco

Malária, dengue e outras doenças tropicais podem se tornar epidemias e acometer milhões de pessoas. Na maioria dos casos, os patógenos causadores dessas enfermidades são transmitidos por insetos. Como não há vacina para boa parte delas, combater os mosquitos transmissores é imprescindível. Um avanço tecnológico promete ajudar os serviços de vigilância à saúde de países que enfrentam o problema, como o Brasil, nessa empreitada. Trata-se de um sensor capaz de identificar focos desses insetos pela forma como eles batem as asas.

A tecnologia foi criada por um grupo de pesquisadores do Laboratório de Inteligência Computacional do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da Universidade de São Paulo (USP). Eles contaram com a parceria do Bourns College of Engineering da University of California Riverside (UCR), nos Estados Unidos. Segundo Gustavo Enrique de Almeida Prado Alves Batista, professor do ICMC e coordenador do projeto, o grande destaque do dispositivo é monitorar os insetos de uma maneira mais rápida, precisa e inteligente.

“Em vez de pulverizar inseticida sobre toda uma região em que se estima que uma determinada espécie de inseto voador nocivo à saúde ou às lavouras esteja presente, é possível aplicá-lo somente nas áreas identificadas como focos do inseto pelo sensor”, explica. Outra vantagem do dispositivo é o baixo custo de produção: menos de R$ 30. Por isso, os pesquisadores estimam que o equipamento, que pode ser alimentado por energia solar ou uma bateria, tem potencial para ser amplamente utilizado.

Segundo Alexandre Benevento, engenheiro eletrônico do Instituto Nacional de Tecnologia, a ideia é conhecida há um tempo, mas apresenta potencial. “Os pesquisadores trazem uma aplicação diferenciada para um equipamento com o qual já se trabalha atualmente”, afirma. “A pesquisa pode ajudar a resolver problemas na área de controle de pragas e doenças, algo que acredito que não seja realizado no momento”, reforça.

Em tempo real
De acordo com Batista, uma das principais estratégias de combate à dengue é acompanhar os casos de notificação da doença para estimar os possíveis focos do mosquito transmissor e, posteriormente, realizar ações de pulverização de inseticida e de conscientização da população ameaçada. No entanto, o tempo para a notificação da doença e para a implementação da campanha costuma ser muito longo. “Esse intervalo pode ser de duas a três semanas ou mais. Isso representa mais do que o tempo de vida de um mosquito adulto. A vantagem do sensor é que ele permite identificar onde está o inseto, estimar a população dele em tempo real e reportar esses dados por meio de redes sem fio para as agências de vigilância sanitária”, afirma.

O aparelho começou a ser desenvolvido em 2010, em colaboração com Eamonn John Keogh, professor de ciência da computação da universidade norte-americana. O sensor funciona a laser, cuja programação se baseia na análise da frequência sonora do voo. “Os insetos batem as asas em velocidades diferentes, de acordo com o tamanho e outras características morfológicas deles, e em frequências que variam tipicamente entre 100 e 1.500 hertz”, explica Batista.

O feixe de laser de baixa potência é direcionado para uma matriz com fototransistores, da mesma forma que uma ponteira a laser apontada a uma parede. Ao voar entre o feixe de laser e a matriz, o animal de asas bloqueia parcialmente a luz, causando pequenas variações nela. A matriz lê as oscilações como se fossem sinais de áudio capturados por microfones. A diferença é que essas variações não são de origem sonora, mas causadas pelas mudanças na luz.

Os sons extraídos são filtrados e amplificados por meio de circuitos eletrônicos. Os sinais emitidos pelos insetos vão para um gravador, no qual serão analisados. “Cada espécie de inseto voador produz um sinal ligeiramente diferente. Isso possibilita comparar computacionalmente a marca de cada espécie”, afirma o professor.

O sistema desenvolvido identificou os insetos com uma precisão que variou de 98% a 99% de acerto. “Atualmente, só estamos explorando a frequência de batimento de asas e outros atributos intrínsecos ao sinal no sensor. Há outras variáveis que podem ser adicionadas para melhorar ainda mais a taxa de sucesso na identificação dos insetos”, diz o pesquisador. O momento do dia que os animais voam, além de temperatura, da pressão e da umidade do ar que interferem no metabolismo e na frequência da batida de asas desses animais também é um aspecto que pode ser analisado.


Mais perigosa
Pesquisadores brasileiros avaliaram 51 estudos realizados entre 2000 e 2010 e descobriram que a dengue está ficando cada vez mais perigosa no país. Segundo eles, o número de mortes e a quantidade de hospitalização têm crescido em razão não só da alta incidência da doença, mas também em função da circulação simultânea de quatro sorotipos do vírus. No período analisado, foram contabilizados 8,44 milhões de casos, sendo 221 mil graves, com mais de 3 mil mortes. Desde 2007, a dengue, que era mais comum em adultos jovens, passou a acometer de forma sistemática também crianças e idosos. Além disso, o sorotipo 4 do vírus entrou há pouco tempo no país, há três anos, o que deixa a maior parte da população com menos de 30 anos susceptível a ele. O estudo foi divulgado na Plos Neglected Tropical Diseases.


Palavra de especialista

Aplicação maior no campo
“O trabalho tem mérito científico e está em sintonia com as pesquisas de ponta na área de desenvolvimento de instrumentos inteligentes. Acredito que o maior potencial seria no controle de pragas em lavouras antes mesmo que no de agentes transmissores de doenças. Principalmente porque seria capaz de diferenciar os insetos nocivos dos benéficos, como aqueles que polinizam. Me parece que a combinação com a isca eletrônica tem um maior apelo que a simples análise de focos de infestação para avaliação da necessidade e ou intensidade de pulverização”.
Valéria Arruda, professora da Universidade  Tecnológica Federal do Paraná

Armadilha inteligente


O sensor que identifica os insetos pelo voo foi testado em uma armadilha inteligente. Conforme a identificação resultante da análise do bater das asas, o dispositivo capturava os insetos-alvo, como os transmissores de doença e pragas agrícolas, mas permitia que espécies inofensivas fossem devolvidas ao meio ambiente. O equipamento conta com uma válvula na entrada que libera uma substância capaz de atrair as fêmeas de muitas espécies de mosquitos.

Ao voar diante da entrada da armadilha, o inseto é sugado por um fluxo de ar e vai para uma câmara onde está o sensor a laser que irá classificá-lo. Se identificado como espécie não nociva, o inseto é empurrado para fora da armadilha por meio da inversão da direção do fluxo de ar. Se for identificado como nocivo, é empurrado para um saco coletor, onde fica retido em um papel adesivo semelhante ao utilizado em armadilhas convencionais.

Engenheiro eletrônico do Instituto Nacional de Tecnologia, Alexandre Benevento pondera que a metodologia usada nas medições em campo não ficou clara. “Precisa de esclarecimento sobre o tempo em que a armadilha ficou em um local para fazer a medição. Mas esse tipo de dúvida não inviabiliza o trabalho, só aponta para aspectos que precisam ser determinados”, explica.

Outro ponto levantado pelo especialista é a conversão das medições de sinais de áudio para alternâncias na luz. “Deve haver alguma explicação para essa escolha porque os fotossensores são capazes de fazer a medição direta, sem precisar converter sinais sonoros”, afirma. Batista explica que, quando um fotossensor é ativado, ele gera uma matriz que pode ser transformada em dados a partir das informações óticas obtidas. (FF)

 

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