Roboti sortiraju fosile za klimatske promjene North Carolina State University Colorado Boulder

Zamislite da postoji deset različitih vrsta školjki, svaka veličine zrna pijeska, pomiješanih u zdjeli blata ispred vas. Želite pronaći svaku vrstu pojedinačnog ljuske - što činite?

Paleoceanografima koji proučavaju povijest oceana, ovo smiješno pitanje je veliki dio njihovog istraživanja. A već 60 godina gledali su smjesu pod mikroskopom i koristili četkicu za sortiranje školjki jedan po jedan. Međutim, skupina znanstvenika nastoji automatizirati proces i osloboditi paleoceanografe kako bi više vremena trošili na analizu mikroskopskih fosila školjaka zvanih foraminifera koji mogu pojasniti ulogu oceana u klimatskim promjenama.

Dok je posjećivao ženu u paleoceanografskoj laboratoriji, Ritayan Mitra, geoznanstvenik sa Sveučilišta Colorado-Boulder, bio je zaprepašten koliko je naporno razvrstavanje foraminifera bilo ručno. Budući da vrsta interagira sa svjetlošću na različite načine, ne samo da ih je zaprašila rukom, već je i stalno premještala izvor svjetla na mikroskop kako bi izvukla školjke. Mitra je izradio prototip, stavljajući prsten LED dioda oko kraja opsega koji se može automatski prilagoditi kako bi omogućio različite kutove svjetla. Na kraju je naletio na kraj svojih sposobnosti robotike.

"Ja nisam čovjek iz robotike, niti sam ja tip za oceanografiju, upravo sam vidio problem i htio sam pronaći rješenje", kaže on. Da bi riješio problem, trebao je oboje.

Tako se okrenuo Edgaru Lobatonu, inženjeru elektrotehnike na Državnom sveučilištu u Sjevernoj Karolini, gdje je Mitra tada bila. Istraživači su pokušali i nisu uspjeli automatizirati proces razvrstavanja sitnih školjki prije. Lobaton se suočio s izazovom, pišući stipendije koje bi omogućile tu multidisciplinarnu suradnju. Umjesto da pokuša nabaviti računalo za identificiranje svih mogućih slika svih vrsta foraminifera (što su ljudi pokušali s neuronskim mrežama u prošlosti), njegov će tim obučiti računalo da redovito prepoznaje samo šest vrsta foraminifera. u istraživanju. (To će smanjiti računalno opterećenje.)

Lobaton također ima tajno oružje zahvaljujući Mitri - Tomu Marchittu, paleoceanografu na Sveučilištu Colorado-Boulder, na projektu. Kada Lobaton i njegov laboratorij pođu posjetiti Marchitto po prvi put početkom kolovoza, bit će podvrgnuti ubrzanom tečaju paleoceanografije. "Foraminifera ćemo zajedno pogledati", kaže Marchitto. U tom procesu, nada se da će prenijeti dio znanja o tome kako ljudi donose odluke o tome koje su granate koje vrste. Iz ovoga Marchitto kaže: "Nadamo se da možemo te odluke prenijeti na vrstu umjetne inteligencije koja to može automatski."

Trenutno paleoceanografi troše mnogo vremena na sortiranje uzoraka. Budući da vrste preferiraju različite hranjive tvari i temperature, neki od podataka o uvjetima drevnih oceana potječu iz razmjera različitih vrsta koje se nalaze u različitim vremenima. Ako je sortiranje automatizirano, ti bi se podaci skupili eksponencijalno brže nego što je sada. To bi također omogućilo istraživačima da analiziraju kemijski sastav fosiliziranih školjki. Foraminifera je pronađena diljem oceana milijunima godina, tako da su njihove promjene u kemiji tijekom vremena prozor u prošlost klime oceana.

Prvi korak za istraživače u sljedeće dvije godine je izrada softvera za identifikaciju. Ako to prođe dobro, Lobaton ima planove za robotske ruke koje zapravo mogu izdvojiti vrstu. Podučavanje računala kako biste pronašli mikroskopski fosil koji želite, u hrpi mikroskopskih fosila, nemoguće je zvučati. Ali ako uspiju, mogli bismo gledati na povećanje informacija o drevnim oceanima kao što nikada prije nismo vidjeli. A za mikroskopske školjke fosila, to je prilično cool.