Роботи сортират вкаменелости за изменението на климата Северният щатски университет в Колорадо Боулдър

Представете си, че има десет различни вида черупки, всяка с размер на пясъчно зърно, смесени в купата с кал пред вас. Искате да намерите всеки тип индивидуална обвивка - какво правите?

За палеокеанографите, изучаващи историята на океаните, този абсурден въпрос е голяма част от техните изследвания. В продължение на 60 години те са разглеждали сместа под микроскоп и са използвали четка за подреждане на черупките един по един. Но група учени се стремят да автоматизират процеса и да освободят палеокеолозите да прекарват повече време в анализа на микроскопичните фосили на черупката, наречени фораминифери, които могат да изяснят ролята на океана в изменението на климата.

Докато посещаваше съпругата си в лаборатория за палеокеанография, Ritayan Mitra, геоложка в Университета в Колорадо-Боулдър, беше ужасена от това колко напрегнато е сортирането на фораминиферите на ръка. Тъй като видът взаимодейства със светлината по различни начини, тя не само ги разпилява на ръка, но и премества светлинния източник на микроскопа си постоянно, за да избере черупките. Митра направи прототип, поставяйки пръстен от светодиоди около края на обхвата, който може автоматично да се регулира, за да осигури различни ъгли на светлина. В крайна сметка той се сблъска с края на способността си за роботика.

"Аз не съм човекът по роботика, нито съм човекът от океанографията, просто видях проблем и исках да намеря решение", казва той. За да реши проблема, той имаше нужда и от двете.

Затова се обърна към Едгар Лобатон, електроинженер в Държавния университет на Северна Каролина, където тогава беше Митра. Изследователите са опитали и не са успели да автоматизират процеса на сортиране на малките черупки преди това. Лобатон се справя с предизвикателството, като пише грантовете, които ще позволят това мултидисциплинарно сътрудничество. Вместо да се опитва да намери компютър, за да идентифицира всички възможни образи на всички видове фораминифери (което хората са опитвали с невронни мрежи в миналото), екипът му ще обучи компютъра да разпознава редовно само половин дузина видове фораминифери. използвани в изследванията. (Това ще намали изчислителното натоварване.)

Лобатон също има тайно оръжие, благодарение на Митра - Том Марчито, палеокеограф в Университета на Колорадо-Боулдър, по проекта. Когато Лобатон и неговата лаборатория отиват да посетят Мартито за първи път в началото на август, те ще получат краен курс по палеокеография. "Ще разгледаме фораминифера заедно", казва Мартито. В този процес той се надява да прехвърли част от знанията за това как хората вземат решения за това кои черупки са какви видове. От това Мартито казва: "Надяваме се, че можем да прехвърлим тези решения на тип изкуствен интелект, който може да направи това автоматично."

Понастоящем палеокеолозите прекарват голяма част от времето си в сортиране на проби. Тъй като видовете предпочитат различни хранителни вещества и температури, някои от техните данни за състоянието на древните океани идват от пропорциите на различните видове, открити в различни моменти. Ако сортирането е автоматизирано, тези данни ще бъдат събирани експоненциално по-бързо от сега. Това също така би освободило изследователите да анализират химическия състав на вкаменелите черупки. Foraminifera са открити в океаните в продължение на милиони години, така че промените им в химията с течение на времето са прозорец в климата на океана.

Първата стъпка за изследователите през следващите две години е разработването на софтуер за идентификация. Ако това върви добре, Лобатон има планове за роботизирани оръжия, които всъщност могат да подредят вида. Преподаването на компютър, за да се намери микроскопичната вкаменелост, която искате, в купчина микроскопични вкаменелости, е невъзможна задача. Но ако успеят, можем да разгледаме вълна от информация за древните океани, каквито никога преди не сме виждали. А за микроскопични миди, това е доста готино.