Robotok rendezik a fosszíliákat az éghajlatváltozáshoz Észak-Karolina Állami Egyetem Colorado Boulder

Anonim

Képzeld el, hogy tíz különböző típusú kagyló van, melyek mindegyike homokszemcsés méretű, az Ön előtt elhelyezett sár tálban keveredik. Meg akarja találni az egyes héjtípusokat - mit csinálsz?

Az óceánok történetét tanulmányozó paleoceanográfusok számára ez a nevetséges kérdés a kutatás nagy része. 60 évig mikroszkóp alatt nézték meg a keveréket, és egy ecsetet használnak, hogy egyenként rendezzék a kagylót. A tudósok egy csoportja azonban a folyamat automatizálására törekszik, és felszabadítja a paleoceanográfusokat, hogy több időt töltsenek a foraminifera nevű mikroszkopikus fosszíliák elemzésével, amelyek tisztázhatják az óceán szerepét az éghajlatváltozásban.

Ritayan Mitra, a Colorado-Boulderi Egyetem geológusa, felesége látogatása során egy paleoceanográfiai laboratóriumban megdöbbentette, hogy a foraminifera kézzel történő szétválasztása mennyire kemény. Mivel a faj különböző módon kölcsönhatásba lép a fénygel, nemcsak kézzel, hanem a mikroszkóp fényforrását is folyamatosan tolta fel, hogy kiválassza a kagylót. Mitra prototípust készített, amely a kör vége körül LED-es gyűrűt helyezett, amely automatikusan beállítható a különböző fényszögek biztosítására. Végül belefutott a robotika képességének végére.

„Nem vagyok a robotika srác, és én sem vagyok az Oceanography srác, csak láttam egy problémát, és megoldást akartam találni” - mondja. A probléma megoldásához mindkettőre szüksége volt.

Így fordult Edgar Lobatonhoz, egy elektromos mérnökhez az Észak-Karolina Állami Egyetemen, ahol Mitra volt abban az időben. A kutatók megpróbálták és nem tudták automatizálni az apró kagylók válogatásának folyamatát. A Lobaton felkeltette a kihívást, írva a támogatásokat, amelyek lehetővé tennék ezt a multidiszciplináris együttműködést. Ahelyett, hogy megpróbálnánk egy számítógépet azonosítani az összes foraminifera faj összes képének azonosítására (amit az emberek megpróbáltak a neurális hálókkal a múltban), csapata a számítógépet felkészíti arra, hogy rendszeresen csak felismerje a foraminifera fele tucat faját kutatásban használt. (Ez csökkenti a számítási terhelést.)

A Lobatonnak is van titkos fegyvere a Mitra - Tom Marchitto, a Colorado-Boulder Egyetem paleoceanográfusának köszönhetően. Amikor Lobaton és laborja augusztus elején először látogat el a Marchitto-ba, akkor egy kisütési kurzust kapnak a paleoceanográfiában. - Együtt nézzük a foraminiferát - mondja Marchitto. A folyamat során reméli, hogy átadja néhány ismeretét arról, hogy az emberek hogyan döntenek arról, hogy mely kagyló milyen fajok. Ebből már Marchitto azt mondja: „Remélhetőleg átadhatjuk ezeket a döntéseket egy olyan mesterséges intelligencia típusú hálózatra, amely ezt automatikusan megteheti.”

Jelenleg a paleoceanográfusok nagy mennyiségű időt szelektálnak. Mivel a fajok különböző tápanyagokat és hőmérsékleteket részesítenek előnyben, az ősi óceánok állapotára vonatkozó adatok egy része a különböző időpontokban talált különböző fajok arányából származik. Ha a válogatás automatizált, az adatokat exponenciálisan gyorsabban gyűjti össze, mint most. A kutatók számára lehetővé tenné a fosszilis kagylók kémiai összetételének elemzését is. A foraminiferákat az óceánokban évszázadok óta találták, így az idő múlásával a kémia változásai egy ablak a múlt óceáni éghajlatába.

Az első lépés a kutatók számára az elkövetkező két évben az azonosító szoftver tervezése. Ha ez jól megy, a Lobaton tervei vannak a robotfegyverek számára, amelyek ténylegesen rendezhetik a fajokat. Egy számítógépes tanítás, hogy megtalálja a kívánt mikroszkopikus fosszíliát egy mikroszkopikus fosszíliákban, lehetetlen. De ha sikerülnek lenniük, akkor az ókori óceánokra vonatkozó információk túlfeszültségét nézhetnénk, mint korábban. És a mikroszkopikus fosszilis kagylókhoz ez elég hűvös.