Roboty Seřadit fosílie pro změnu klimatu Severní Karolína státní univerzita Colorado Boulder

Představte si, že v misce bahna je před vámi deset různých druhů mušlí, každá o velikosti zrna písku. Chcete najít každý typ jednotlivého shellu - co děláte?

Pro paleoceanografy studující historii oceánů je tato směšná otázka velkým kusem jejich výzkumu. A 60 let se dívali na směs pod mikroskopem a používali štětec ke třídění mušlí jeden po druhém. Skupina vědců se však snaží tento proces automatizovat a osvobodit paleoceanografy, aby strávili více času analýzou mikroskopických fosilních skořápek zvaných foraminifera, které mohou objasnit úlohu oceánu při změně klimatu.

Při návštěvě své ženy v laboratoři paleoceanografie byl Ritayan Mitra, vědec z University of Colorado-Boulder, zděšen tím, jak namáhavě třídí foraminifera ručně. Vzhledem k tomu, že se druhy vzájemně ovlivňují se světlem různými způsoby, nejenže je pracovala ručně, ale také neustále pohybovala světelným zdrojem na svém mikroskopu, aby vybrala mušle. Mitra vyrobila prototyp, který umístil kroužek LED kolem konce rozsahu, který mohl být automaticky upraven poskytovat různé úhly světla. Nakonec narazil na konec své robotické schopnosti.

„Nejsem ten robot, ani já jsem ten oceánograf, viděl jsem problém a chtěl jsem najít řešení,“ říká. K vyřešení problému potřeboval oba.

A tak se obrátil na Edgara Lobatona, elektrotechnika na Státní univerzitě v Severní Karolíně, kde byla tehdy Mitra. Výzkumníci se pokusili o automatizaci procesu třídění malých granátů dříve. Lobaton se k této výzvě postavil a napsal granty, které by umožnily tuto multidisciplinární spolupráci. Namísto snahy dostat počítač, aby identifikoval všechny možné obrazy všech druhů foraminifera (což je to, co se lidé v minulosti pokoušeli s neurálními sítěmi), jeho tým bude trénovat počítač, aby pravidelně rozpoznával pouze půl tuctu druhů foraminifery. používané ve výzkumu. (Tím se sníží zatížení počítače.)

Lobaton má také tajnou zbraň díky projektu Mitra - Tom Marchitto, paleoceanograf na University of Colorado-Boulder. Když Lobaton a jeho laboratoř navštíví Marchitto poprvé na začátku srpna, budou jim poskytnuty kursy v paleoceanografii. „Společně se podíváme na foraminiferu,“ říká Marchitto. V tomto procesu doufá, že převede některé znalosti o tom, jak lidé rozhodují o tom, které mušle jsou jaké druhy. Marchitto říká: „Doufejme, že tato rozhodnutí můžeme přenést na síť umělé inteligence, která to dokáže automaticky.“

V současné době, paleoceanographers tráví velké množství jejich času třídění vzorků. Vzhledem k tomu, že druhy preferují různé živiny a teploty, některé z jejich údajů o podmínkách starých oceánů pocházejí z různých druhů, které se vyskytují v různých časech. Pokud je třídění automatizováno, tato data budou shromažďována exponenciálně rychleji, než je nyní. To by také osvobodilo výzkumníky analyzovat chemické složení zkamenělých skořápek. Foraminifera byly nalezeny v oceánech miliony let, takže jejich změny v chemii v průběhu času jsou oknem do minulosti oceánu.

Prvním krokem pro výzkumné pracovníky v příštích dvou letech je navrhování identifikačního softwaru. Pokud tomu tak bude, Lobaton má plány na robotické zbraně, které mohou tento druh skutečně vyřešit. Naučit počítač najít mikroskopickou fosilii, kterou chcete, v hromadě mikroskopických zkamenělin, je nemožné znějící úkol. Pokud však uspějí, mohli bychom se dívat na nárůst informací o starověkých oceánech, jaké jsme nikdy předtím neviděli. A pro mikroskopické fosilní skořápky je to docela v pohodě.