Ben Wyatt

Nguồn hình ảnh, Ben Wyatt

Hơi thở nặng nề, tạo nên cảm xúc mạnh mẽ cho những người xung quanh, chú cá heo con ngớp ngụm khí vào buồng phổi đang dần cạn kiệt khi mắc cạn trên bãi cát vịnh Cape Cod, Massachusetts.

Một cảm giác gần giống con người đớp từng đợt không khí qua lỗ thở, khiến âm thanh càng làm người ta đau lòng.

"Khi những con cá heo này mắc cạn, chúng giống như những người bị tai nạn xe hơi," Brian Sharp, giám đốc nhóm giải cứu động vật biển có vú thuộc Quỹ Quốc tế vì Phúc lợi Động Vật (Ifaw), giải thích. "Lần đầu tiên chúng cảm thấy trọn vẹn tác động của lực hấp dẫn, bên cạnh tâm trạng căng thẳng và sốc."

Chú cá heo con không những lạc mẹ mà còn rơi vào thế giới hiểm nguy, đe dọa sự sống còn của nó, trong khi mẹ của chú cũng đã tấp vào bãi biển, nằm cách đó 20m.

Nước biển quanh chú cá heo con nhanh chóng rút xuống theo thủy triều.

Mắc trong vũng nước nông quấn đầy rong biển, làn da nhạy cảm của cá heo có thể bị bỏng độ ba chỉ trong vài phút nếu nó không được bảo vệ trước ánh mặt trời mùa hè.

Cơn căng thẳng vì bị mắc cạn cũng dẫn đến triệu chứng bệnh cơ, khi tình trạng thiếu nước và kiệt sức kết hợp gây ra tình trạng thoái hóa cơ nhanh chóng. Cơ tim có thể là cơ quan đầu tiên ngừng hoạt động.

'Bẫy cạn' tự nhiên

Ngày càng nhiều cá heo mắc cạn ở khu vực này của bờ biển Cape Cod hơn bất cứ nơi nào khác trên thế giới.

Hơn 400 cá thể đã mắc cạn vào năm 2019, và vào tháng 8/2020, có 45 con cá heo mắc cạn trong cùng một ngày.

Tin tốt lành là tổ chức Ifaw đã chứng tỏ rằng họ có khả năng giúp tăng tỷ lệ cá heo sống sót sau mắc cạn lên đáng kể.

"Khi chúng tôi bắt đầu làm việc này vào năm 1998, tỷ lệ giải thoát chỉ chừng 14%," Sharp nói. "Qua nhiều năm, khi chúng tôi đưa vào công nghệ mới, phương thức mới, kỹ thuật mới, thì tỷ lệ này đã tăng lên hơn 78%."

Đó không phải là nhóm duy nhất sử dụng cách tiếp cận mới nhằm giải cứu những động vật biển có vú bị mắc cạn. Vậy, điều gì đã thay đổi và tương lai của việc giải cứu số lượng những sinh vật biển duyên dáng này sẽ ra sao?

Mực thủy triều của Vịnh Cape Cod quá lớn, khiến cho có tới 50 cây số vuông mặt cát phẳng lộ ra mỗi ngày, khi nước rút đi theo thủy triều hạ.

Với những đàn cá heo đi kiếm thức ăn đến nơi đây, vũng cạn có thể cực kỳ nhanh chóng biến thành mê cung cạn nước. Trong quá khứ, tỷ lệ sống sót rất thấp.

"Trước năm 2010, người ta thường nghĩ rằng về căn bản thì khi một con cá heo mắc cạn, nó hẳn phải bị ốm, bệnh, bị tách rời khỏi bầy, và hành vi có trách nhiệm duy nhất mà chúng ta có thể làm là giúp nó an tử. [Nhưng] chúng tôi có thể cho con vật thêm cơ hội thứ hai," Sharp nói thêm.

Nguồn hình ảnh, NASA

Chụp lại hình ảnh,

Phần vịnh hơi cong ở Cape Cod như bả vai vươn, nơi cá heo thường mắc cạn trong vùng nước nông

Một điều đã thay đổi với những nhóm như Ifaw đó là đưa công nghệ mới vào.

Suốt đường bờ biển dài hơn 1.100km ở Cape Cod, tổ chức Ifaw đã sử dung ứng dụng đặc thù giúp họ liên hệ với nhóm tình nguyện gồm 220 người để phản ứng nhanh với tình trạng cấp cứu mắc cạn. Nó cho phép liên hệ nhanh chóng về địa điểm mắc cạn, vì thế tình nguyện viên ở gần hiện trường và có kỹ năng phù hợp nhất có thể đến hiện trường trong thời gian nhanh nhất có thể.

Ngoài việc sử dụng ứng dụng, họ cũng được trang bị cùng đơn vị chăm sóc sức khỏe di động với đầy đủ thiết bị hoặc xe cấp cứu. Tại đây, chai truyền nước, xét nghiệm máu, siêu âm nội tạng và thiết bị giám sát nhịp tim có thể được sử dụng để cứu cá heo khi người ta lái xe đưa chúng đến vùng nước sâu gần nhất để phóng thích, ở phần mũi của bán đảo này.

Nhưng công nghệ như vậy không phải là thuốc chữa bách bệnh, và đó chỉ là một phần của câu chuyện.

Chữa trị khẩn cấp

Quay trở lại hoàn cảnh của chú cá heo con và mẹ chú bị mắc cạn, bác sĩ thú y trưởng nhóm của Ifaw, Sarah Sharp [là vợ của Brian] đã đến hiện trưởng.

Hai chú cá heo được đặt lên cáng bằng vải bạt, nâng lên một chiếc xe kéo dùng trên bờ biển và đẩy đến xe cấp cứu nằm ngoài bãi đậu xe. Nhưng chỉ một lúc sau khi được đưa lên xe kéo, thảm họa xảy ra.

"Không may là, tôi không thể nghe được nhịp tim của nó lúc đó," Sarah kể, xác nhận cá heo mẹ đã qua đời qua sự im lặng từ ống nghe.

Khi xe cấp cứu dừng lại bên đường, mọi chú ý trên xe đều dồn vào chú cá heo con. Xét nghiệm máu và quét nội tạng cho thấy chú có sức khỏe tốt, dù con đường khá sóc và trời nóng ngột ngạt giữa ngày.

Kế hoạch là họ gắn một thẻ theo dõi từ vệ tinh vào chiếc vây được gây tê của chú cá. Thiết bị này có giá khoảng 2.000 đô la Mỹ, giúp Ifaw theo dõi những chú cá được đưa quay trở lại với đàn cũng như những hành vi và hành trình di chuyển của chúng.

Nhưng khi nhóm nghiên cứu sẵn sàng gắn thẻ vào phần sụn của chú, cá heo con giãy và co giật vì hoảng loạn giống như mẹ của chú phản ứng trước đó trong ngày.

Nước đá và khăn ướt ngay lập tức được đặt lên người chú cá, trấn tĩnh nhịp tim để tránh tình trạng nhồi máu cơ tim và để gắn thẻ trong khi xe tấp vào khu vực thả cá.

Giờ đây chú cá con được cẩn thận đưa trở lại xe kéo, đẩy qua bãi giữ xe và qua bãi biển để thả chú vào sóng biển.

Khi đám đông tụ tập lại xem cảnh này, Sarah và trợ lý thú y của cô đẩy chú cá ra vùng nước biển và giữ cho chú cá vững khi nó lấy lại tư thế. Chỉ có vấn đề là chú cá không còn di chuyển nữa.

Sự sống của chú cá bên bờ vực, thách thức phức tạp mà nhóm Ifaw đối mặt quá rõ ràng.

Một câu hỏi giằng xé, ta có thể làm gì để tăng tỷ lệ sống sót hơn nữa?

Khoa học âm thanh

Các xa bên dưới bờ biển là Cảng Wellfleet, một điểm nóng nổi tiếng với tình trạng mắc cạn, cũng là nơi 45 chú cá heo mắc cạn vào tháng Tám.

Đây là nơi tôi gặp Laela Sayigh, chuyên viên nghiên cứu sinh học từ Viện Hải dương học Woods Hole.

Chúng tôi trèo lên boong chiếc tàu lớn đậu ngoài cảng, nơi bà giới thiệu với tôi về nhóm dự án của bà.

"Chúng tôi đã và đang lắp đặt một thiết bị ghi âm ở đường vào Cảng Wellfleet, và cài đặt để nó lúc làm việc lúc không trong vòng khoảng sáu năm qua. Chúng tôi đặt nó ở đây với hi vọng có thể phát hiện âm thanh cá heo trước khi chúng chuẩn bị mắc cạn," Sayigh cho biết.

"Nếu chúng tôi có thể phân biệt được một số âm thanh đặc thù mà chúng tạo ra trước khi mắc cạn, chúng tôi sẽ có thể phát triển hệ thống âm thanh cảnh báo mắc cạn [để] truyền thông tin này đến với những người giải cứu mắc cạn và giúp họ có thêm thời gian."

Sau khi đi dạo một vòng quanh vùng nước lặng như mặt hồ, chúng tôi đến đến gần một chiếc phao, khi kéo lên tàu, chiếc phao có một thiết bị ghi âm cỡ chừng một hộp đựng đồ hộp nối với phao bằng xích. Quay trở lại bờ biển, Sayigh bật một mẫu âm thanh mà bà thu thập được từ thiết bị cho tôi nghe.

Sayigh và nhóm nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến tín hiệu huýt sáo - cách giao tiếp đặc thù của cá heo giúp chúng định vị lẫn nhau, trong khi giao tiếp trong đàn. Trong thời khắc bị căng thẳng, cá heo phát ra âm thanh này thường xuyên hơn và nhóm nghiên cứu của Sayigh đặt giả thiết là sự cố mắc cạn có thể sản sinh ra đợt tăng cường âm thanh này.

Tiềm năng là những cuộc chuyện trò của loài cá heo này trong vùng biển ngoài vịnh sau này có thể là nền tảng cho hệ thống cảnh báo tự động nhạy cảm đến mức có thể dự đoán được tình trạng mắc cạn. Điều này nghe thật tuyệt vời, nếu không vướng phải một vấn đề nghiêm trọng:

"Nghe loại đoạn ghi âm là việc đòi hỏi thời gian tính. Chúng tôi quan sát những đoạn băng ghi âm trên biểu đồ hiển thị và đánh dấu vị trí có thể coi là tiếng huýt sáo đặc trưng. Cuối cùng, nếu chúng tôi có thể thiết lập hệ thống cảnh báo mắc cạn hàng loạt thì quy trình sẽ có thể tự động hóa."

Được tự động hóa, và nói chính xác hơn là quy trình này cần phải thông minh nữa. Chính ở đây là lúc một dự án của Google nhảy vào. Công ty công nghệ khổng lồ này đã sử dụng công nghệ học máy (machine learning) để xử lý số lượng lớn âm thanh trên YouTube.

Julie Cattieu, từ nhóm "Trí tuệ Nhân tạo Vì Xã Hội" (AI for social good) của Google cho biết phần mềm đã sử dụng hai triệu giờ video trên YouTube để tự học cách xác định những âm thanh như tiếng người cười hoặc khóc. Những dấu ấn âm thanh này sau đó có thể thêm vào thông tin bối cảnh cho ghi chú trên video.

"Miễn là chúng ta có chuyên gia có thể phát hiện những âm thanh đặc thù, thì khả năng là ta có thể dạy thuật toán nhận diện những âm thanh tương tự bằng cách sử dụng dữ liệu huấn luyện," Cattieu giải thích.

Nhóm nghiên cứu muốn xem liệu thuật toán có thể giúp phát hiện âm thanh từ động vật không, vì vậy họ liên hệ với Ann Allen, từ Cơ quan Khí quyển và Hải Dương Quốc Gia (Noaa) ở Hawaii.

Allen có kho dữ liệu âm thanh khổng lồ thu thập từ sinh vật biển sống trong vùng nước ở địa phận Nam Thái Bình Dương của Mỹ: với thời lượng hơn 21 năm nếu bật nghe liên tục trong thực tế.

Vấn đề của bà không chỉ là mò kim đáy bể ra âm thanh, mà là phải mò ra âm thanh của cá voi lưng gù, vốn là âm thanh có dạng thức thay đổi liên tục.

"Mỗi bầy cá voi lưng gù có ca khúc khác nhau và thậm chí ngay trong một bầy thì bài hát này cũng thay đổi qua năm tháng, vì vậy bạn có thể tạo ra thiết bị nhận diện tự động nhận diện ca khúc phức tạp này rất tốt trong năm nay và ở khu vực này, nhưng 5 năm sau, thiết bị này sẽ không có tác dụng nữa vì các bài hát đã thay đổi quá nhiều," Allen giải thích.

Tuy nhiên, thuật toán học máy có thể nhanh chóng lọc và xử lý những ca khúc của cá voi lưng gù khi bài hát biến đổi. Điều này có nghĩa là thông tin về sự hiện diện của cá voi lưng gù và cách thức di cư liên tục thay đổi vốn cần phải thu thập qua khối lượng âm thanh suốt thời gian 15 năm giờ đây có thể chỉ tốn hơn một buổi sáng là làm được.

Bước tiếp theo là sử dụng hệ thống này để tạo ra cơ chế cảnh báo thời gian thực nhằm giúp đỡ cá voi sát thủ và cá heo.

Paul Cottrell - từ Cơ quan Ngư nghiệp và Hải Dương của Canada - muốn bảo vệ cá voi sát thủ đang bị đe dọa ở Cảng Vancouver. Số lượng cá thể của loài cá voi sát thủ này ở miền nam đã giảm xuống chỉ còn có 72 con.

"Có nguy cơ chúng va chạm phải tàu, nhưng cũng có chuyện nhiễu sóng âm. Những con vật này giao tiếp dưới nước bằng cách gọi và dội tiếng âm thanh để tìm thức ăn - và khi bạn có tiếng ồn âm thanh nền ở mức độ che phủ hoặc can thiệp với hoạt động đó thì nó sẽ gây ra sự cố," Cottrel giải thích.

Nhóm nghiên cứu của ông muốn phát triển hệ thống cảnh báo có thể phát báo động nếu cá voi sát thủ bị lạc vào khu vực nguy hiểm.

Họ có kho dữ liệu dồi dào về âm thanh cá voi sát thủ để huấn luyện cho thuật toán, nhưng để tàu bè và phà ở địa phương tránh tông phải đàn cá thì hệ thống nhận diện và cảnh báo này cần phải hoạt động theo thời gian thực.

Nhu cầu này đòi hỏi bước nhảy vọt công nghệ cao hơn từ nhóm nghiên cứu của Cattieu ở Google.

Lần này, sau khi thuật toán đã được huấn luyện với âm thanh giao tiếp mà cá voi sát thủ sử dụng, kết quả sẽ được kết nối với hệ thống cảnh báo tên là Kết nối Rừng (Rainforest Connection), vốn từ ban đầu được phát triển để xác định và tránh tình trạng buôn gỗ lậu.

"Điều đó có nghĩa là những người quản lý động vật có vú ở đại dương sẽ nhận được cảnh báo trên điện thoại theo thời gian thực, một bảng quang phổ [mà từ đó] họ có thể quyết định liệu đó có phải cá voi sát thủ hay không và cần phải triển khai hành động gì," Cattieu lý giải.

Giờ mới là giai đoạn ban đầu với hệ thống, nhưng khi tập trung nỗ lực vào một vịnh biển hẹp tên Active Pass, nhóm nghiên cứu của Cottrell đã có thể làm việc với Công ty Phà British Columbia để thông báo với họ khi nào có cá voi trong khu vực.

"[Khi chúng tôi báo với họ, thì] những chuyến phà sẽ chờ đợi tới lúc thích hợp mới đi qua vịnh Active Pass, nhờ vậy giảm thiểu nguy cơ bầy cá va phải tàu," Cottrel giải thích.

Cảnh báo mắc cạn

Vậy liệu công nghệ này có thể giúp xây dựng hệ thống cảnh báo sớm cho hàng loạt cá heo mắc cạn ở Cape Cod không?

"Tôi nghĩ, nếu con người có khả năng biết được liệu loài động vật biển có vú đó đang căng thẳng dựa trên âm thanh chúng phát ra, chẳng hạn như chúng kêu lách tách nhanh ra sao, thì tôi tin rằng ta có thể dạy AI và thuật toán học máy phát hiện dữ liệu huấn luyện phù hợp," Cattieu cho biết.

Và bà không phải người duy nhất lạc quan với điều này. Sayigh cũng cảm thấy AI có khả năng trở thành yếu tố then chốt trong quá trình phát hiện những chú cá heo bị căng thẳng ở Cape Cod.

"Nếu họ có thể thu một đoạn âm thanh và kết luận chắc chắn ở mức độ nào đó rằng có một nhóm cá heo có thể sẽ mắc cạn thì đó là tất cả những gì chúng tôi cần để ứng dụng hệ thống cảnh báo tình trạng mắc cạn bằng âm thanh," Sayigh cho tôi biết.

Vì vậy, tôi giữ liên lạc với Sayigh và Cattieu - biết đâu sẽ có một hệ thống mới sớm ra đời, giúp những chú cá heo như mẹ con cá heo bị mắc cạn mà Ifaw tìm thấy.

Quay trở lại bãi biển, khi những người ngắm mặt trời lặn tụ tập lại quan sát trong trang phục đi bơi và đồ tắm, Sarah Sharp vẫn đang mát-xa cho chú cá heo con với hy vọng nó sẽ khỏe lại để bơi đi.

Từng giây trôi qua kéo dài thành nhiều phút mọi hy vọng dần cạn kiệt, cho đến khi có một tiếng huýt sáo véo von phát ra từ chú cá heo con. Tiếng huýt sáo đầu tiên phát ra rồi nhanh chóng đến tiếng thứ hai và thứ ba - cả hai đều dài hơn và khỏe hơn lần đầu. Sau đó đuôi chú cá quẫy đạp khỏi bàn tay các bác sĩ thú y, trong tiếng hò reo và vỗ tay của những người đứng xem, chú cá heo bơi ra khỏi bãi biển và lao vào con sóng.

"Chứng kiến chúng quay trở về biển luôn là hình ảnh xúc động dù chúng tôi đã làm việc này hàng trăm và hàng trăm lần," Sarah nói. "Hãy cầu nguyện [cho] cá heo con."

Chiếc thẻ đeo vệ tinh gắn vào vây cá cho thấy chú cá heo đã trở về với đại dương thành công vài tuần sau đó.

Hy vọng là giờ đây với từng chút kiến thức về hải dương và Trí tuệ Nhân tạo có thể chứng kiến nhiều hơn nữa những chú cá voi trở về biển an toàn.