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Tipo de Documento: Tese
Título: A aplicação de modelos de aprendizado de máquina na previsão de acidentes escorpiônicos na amazônia legal
Autor(es): Moura, Thais de Andrade
Data do documento: 16-Fev-2024
Orientador: Martinez, Pablo Ariel
Resumo: O escorpionismo emerge como um problema significativo de saúde pública nas regiões tropicais e subtropicais, com a Amazônia experimentando um aumento notável na incidência de casos entre 2000 e 2017. Detendo 13% da fauna escorpiônica mundial, essa região enfrenta desafios devido às mudanças climáticas e ao uso indiscriminado do solo, exercendo pressões substanciais sobre a biodiversidade. Este estudo buscou integrar dados de ocorrência de escorpiões, informações bioclimáticas, uso do solo e dados epidemiológicos para prever a incidência de escorpionismo no norte do Brasil. Coletamos dados de ocorrência e bioclimáticos de quatro espécies de escorpiões associadas a acidentes em distintas áreas de endemismo na Amazônia legal: Tityus obscurus, T. silvestris, T.metuendus e T.bastosi. Foram construídos modelos de distribuição de espécies (SDMs) usando o software MaxEnt e analisamos a sobreposição de nicho entre as espécies. Dados de acidentes escorpiônicos foram obtidos do Sistema de Informação de Agravos de Notificação (SINAN) no período de 2015 a 2022. Além disso, utilizamos dados de uso do solo do conjunto de dados LUH2 para o presente e futuro. O modelo preditivo incorporou estimativas de incidência do SINAN, dados de uso do solo, informações climáticas e adequabilidade climática das espécies derivadas dos SDMs como preditores. A construção do modelo utilizou algoritmos de Machine Learning, como XGBoost e Random Forest, e avaliamos a importância das variáveis com o método SHAP (Shapley Additive exPlanations). Os resultados indicam desafios significativos para as espécies de escorpiões na Amazônia devido às mudanças climáticas, com perdas substanciais de áreas climaticamente adequadas para algumas espécies. Enquanto algumas espécies apresentaram redução na área potencial de distribuição, outras, como Tityus silvestris, mostraram aumento. Os resultados encontrados não apenas evidenciam os desafios enfrentados pelas espécies de escorpiões na Amazônia, mas também destacam o potencial das técnicas de Machine Learning na análise de grandes conjuntos de dados. A aplicação bem-sucedida de algoritmos como XGBoost e Random Forest não apenas permitiu a previsão da incidência de acidentes escorpiônicos, mas também destaca o papel crucial dessas metodologias em campos como ecologia, epidemiologia e saúde pública.
Abstract: The incidence of scorpionism emerges as a significant public health issue in tropical and subtropical regions, with the Amazon experiencing a notable increase in cases between 2000 and 2017. Holding 13% of the world's scorpion fauna, this region faces challenges due to climate change and indiscriminate soil use, exerting substantial pressure on biodiversity. This study aimed to integrate scorpion occurrence data, bioclimatic information, land use, and epidemiological data to predict scorpionism incidence in northern Brazil. We collected occurrence and bioclimatic data for four species associated with accidents in distinct endemic areas in the Legal Amazon: Tityus obscurus, T. silvestris, T. metuendus, and T. bastosi. Species distribution models (SDMs) were built using MaxEnt software, and niche overlap among species was analyzed. Scorpionism accident data were obtained from the Notifiable Diseases Information System (SINAN) for the period 2015 to 2022. Additionally, land use data from the LUH2 dataset for present and future scenarios were utilized. The predictive model incorporated SINAN incidence estimates, land use data, climatic information, and climatic suitability derived from SDMs as predictors. The model construction employed Machine Learning algorithms, such as XGBoost and Random Forest, and variable importance was assessed using the SHAP (Shapley Additive exPlanations) method. Results indicate significant challenges for scorpion species in the Amazon due to climate change, with substantial losses of climatically suitable areas for some species. While some species showed a reduction in potential distribution, others, like Tityus silvestris, exhibited an increase. The findings not only highlight the challenges faced by scorpion species in the Amazon but also underscore the potential of Machine Learning techniques in analyzing large datasets. The successful application of algorithms such as XGBoost and Random Forest not only enabled the prediction of scorpionism incidence but also emphasizes the crucial role of these methodologies in fields like ecology, epidemiology, and public health.
Palavras-chave: Escorpionismo
Modelagem de distribuição de espécies
Aprendizado de máquina
Mudanças climáticas
Previsão de incidência
Scorpionism
Species distribution modeling
Machine learning
Climate change
Incidence prediction
área CNPQ: CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
Agência de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Ecologia e Conservação
Citação: MOURA, Thais de Andrade. A aplicação de modelos de aprendizado de máquina na previsão de acidentes escorpiônicos na amazônia legal. 2024. 42 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Conservação) — Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2023.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/25415
Aparece nas coleções:Doutorado em Ecologia e Conservação

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