Roboti šķiro fosilijas klimata pārmaiņām Ziemeļkarolīnas Valsts universitāte Colorado Boulder

Iedomājieties, ka ir desmit dažādi čaumalu veidi, katrs no tiem ir smilšu graudu izmērs, kas sajaukts jūsu dubļu dubļos. Jūs vēlaties atrast katru individuālā apvalka veidu - ko jūs darāt?

Par paleokeanogrāfiem, kas pēta okeānu vēsturi, šis smieklīgais jautājums ir liels viņu pētījumu elements. Un 60 gadus viņi aplūkoja maisījumu zem mikroskopa un izmantoja otu, lai pēc kārtas kārtotu šķirnes. Bet zinātnieku grupa vēlas automatizēt procesu un atbrīvot paleoceanogrāfus, lai pavadītu vairāk laika, analizējot mikroskopiskos čaulas fosilijas, ko sauc par foraminiferām, kas var izskaidrot okeāna lomu klimata pārmaiņu jomā.

Apmeklējot savu sievu paleoceanogrāfijas laboratorijā, Ritayan Mitra, Kolorādo Universitātes ģeozinātnieks Boulder, bija satriekts par to, cik spraiga šķirošana foraminiferai ar rokām. Tā kā suga dažādos veidos mijiedarbojas ar gaismu, viņa ne tikai putoja tos ar rokām, bet arī pārvietoja gaismas avotu uz viņas mikroskopa, lai izvēlētos čaumalas. Mitra izgatavoja prototipu, kas aptvēra gaismas diožu gredzenu ap darbības jomu, kuru varētu automātiski pielāgot, lai nodrošinātu dažādus gaismas leņķus. Galu galā viņš nokļuva robotu spējas beigās.

„Es neesmu robotikas puisis, ne arī esmu okeanogrāfijas puisis, es tikai redzēju problēmu un gribēju atrast risinājumu,” viņš saka. Lai atrisinātu problēmu, viņam vajadzēja abus.

Tāpēc viņš vērsās pie Edgar Lobaton, elektrotehnikas North Carolina State University, kur Mitra bija tajā laikā. Pētnieki ir mēģinājuši un nespēja automatizēt mazo čaumalu šķirošanas procesu. Lobaton pieauga līdz izaicinājumam, rakstot dotācijas, kas ļautu sadarboties šajā daudznozaru jomā. Tā vietā, lai mēģinātu iegūt datoru, lai identificētu visus iespējamos attēlus no visām foraminifera sugām (kas ir tas, ko cilvēki mēģināja ar neironu tīkliem agrāk), viņa komanda apmācīs datoru, lai regulāri atpazītu pusducis foraminifera sugas izmanto pētniecībā. (Tas samazinās skaitļošanas slodzi.)

Lobatonam ir arī slepens ierocis, pateicoties Mitra-Tom Marchitto, paleokeanogrāfam Kolorādo-Boulderas universitātē par projektu. Kad Lobaton un viņa laboratorija pirmo reizi augustā apmeklēja Marchitto, viņiem tiks piešķirts avārijas kurss paleokeanogrāfijā. „Mēs kopā aplūkosim foraminifēras,” saka Marchitto. Šajā procesā viņš cer nodot zināmas zināšanas par to, kā cilvēki pieņem lēmumus par to, kuras čaumalas ir kādas sugas. No tā Marchitto saka: „Cerams, ka šos lēmumus varēsim nodot mākslīgā intelekta tīklam, kas to var izdarīt automātiski.”

Pašlaik paleoceanographers pavada lielu daļu sava laika šķirošanas paraugu. Tā kā sugas dod priekšroku dažādām uzturvielām un temperatūrām, daži no viņu datiem par seno okeānu apstākļiem nāk no dažādu sugu dažādu proporciju. Ja šķirošana ir automatizēta, šie dati tiks savākti eksponenciāli ātrāk nekā tagad. Tas arī ļautu pētniekiem analizēt fosilizēto čaumalu ķīmisko sastāvu. Foraminifera ir konstatēta visā okeānā miljoniem gadu, tāpēc to izmaiņas ķīmijā laika gaitā ir logs pagātnes okeāna klimatā.

Pirmais solis pētniekiem nākamo divu gadu laikā ir identifikācijas programmatūras izstrāde. Ja tas notiek labi, Lobaton ir plāns robotu rokām, kas faktiski var izšķirt šīs sugas. Mācot datoru, lai atrastu vēlamo mikroskopisko fosiliju, mikroskopisko fosiliju kaudzē, ir neiespējami skanošs uzdevums. Bet, ja viņi var gūt panākumus, mēs varētu aplūkot informāciju par senajiem okeāniem, kādus mēs nekad neesam redzējuši. Un mikroskopiskiem fosilajiem čaumaliem tas ir diezgan atdzist.