Implementación de algoritmos de detección de anomalías sonoras y su aplicación en el contexto de la TIE

Abstract

[ES] La Técnica del Insecto Estéril (TIE) es una técnica de control biológico de plagas que se basa en la liberación al medio ambiente de ejemplares estériles de la especie cuya población se desea controlar. Dentro de la Comunitat Valenciana la Conselleria de Agricultura, Ganadería y Pesca financia y lidera un programa de la TIE para el control de la población de la especie de mosquito Aedes albopictus, comúnmente conocida como mosquito tigre. De esta manera, la TIE se basa en la cría masiva dentro de una biofábrica de la especie del insecto en cuestión. Una de las etapas más importantes dentro del proceso de cría dentro de la biofábrica es la separación por sexo, o sexado, de los ejemplares del insecto. Esto es así porque las hembras de la especie son las que pican a los seres humanos, con el consiguiente riesgo de transmisión de enfermedades como el Dengue o el Zika. Dentro de este contexto, ITI lleva adelante el proyecto MoTIA3 financiado por IVACE con fondos FEDER. Este proyecto tiene como objetivo principal la incorporación de técnicas avanzadas de industria 4.0 basadas en Inteligencia Artificial (IA) para automatizar distintos puntos del proceso de cría masiva dentro de la biofábrica. En especial, la mayor parte del esfuerzo se ha centrado en la realización de tareas de I+D para la mejora de la etapa de sexado. Dentro de las mejoras del proceso de sexado se ha trabajado sobre una etapa de control de calidad basada en la detección de mosquitas hembra dentro de los recipientes en los que se encuentran los insectos previo a su liberación al medioambiente. Esta detección se basa en un sistema de audición por computador que permite detectar el sonido producido por el vuelo de las hembras dentro de dichos recipientes. El presente trabajo centra su desarrollo en la implementación de modelos de IA para la detección de anomalías sonoras de forma tal que puedan ser aplicados a la detección de hembras de mosquito tigre mediante el sonido producido por el aleteo de su vuelo dentro de recipientes de reducido tamaño, siendo que el requisito es que dichos recipientes contengan solo ejemplares macho de la especie. Para este Trabajo final de grado (TFG) se han generado, artificialmente, unas condiciones en las cuales cada bote contiene entre 5 y 10 hembras por cada 200-250 ejemplares macho. Estas ratios son solo a los efectos de este TFG y no representan las proporciones de liberación al medioambiente.

[EN] The Sterile Insect Technique (SIT) is a biological pest control method based on the release of sterile specimens of the species whose population is to be controlled into the environment. In the Valencian Community, the Conselleria of Agriculture, Livestock and Fishery funds and leads a SIT program to control the population of the mosquito species Aedes albopictus, commonly known as the tiger mosquito. This technique relies on the mass rearing of the insect species in a biofactory. One of the most critical stages in the rearing process within the biofactory is the sex separation, or sexing, of the insect specimens. This is crucial because the females of the species are the ones that bite humans, posing the risk of transmitting diseases such as Dengue or Zika. In this context, ITI is carrying out the MoTIA3 project, funded by IVACE with FEDER funds. The main objective of this project is to incorporate advanced Industry 4.0 techniques based on AI to automate various points of the mass rearing process within the biofactory. Most of the effort has been focused on R\&D tasks to improve the sexing stage. Among the improvements in the sexing process, work has been done on a quality control stage based on detecting female mosquitoes in the containers where the insects are kept before being released into the environment. This detection is based on a computer audition system that detects the sound produced by the flight of females within these containers. This thesis focuses on implementing AI models for detecting sound anomalies to detect female tiger mosquitoes by the sound produced by their wingbeats within small containers. The requirement is that these containers should contain only male specimens of the species. For this Final degree project (FDP), conditions have been artificially generated in which each pot contains between 5 and 10 females for every 200-250 male specimens. These conditions are for the purposes of this FDP only and do not represent real environmental release ratios.