Roboții sortează fosile pentru schimbările climatice Universitatea din Carolina de Nord din Colorado Boulder

Imaginați-vă că există zece tipuri diferite de cochilii, fiecare de dimensiunea unui grăunte de nisip, amestecat în castron de noroi din fața ta. Vrei să găsești fiecare tip de coajă individuală - ce faci?

Pentru paleoceanografii care studiază istoria oceanelor, această întrebare ridicolă reprezintă o mare parte din cercetarea lor. Și timp de 60 de ani, ei au privit amestecul sub microscop și au folosit o pensulă pentru a sorta scoici unul câte unul. Dar un grup de oameni de știință caută să automatizeze procesul și să-i elibereze pe paleoceanografi să-și petreacă mai mult timp analizând fosilele microscopice de coajă numite foraminifera care pot clarifica rolul oceanului în schimbările climatice.

În timpul vizitei la soția sa, într-un laborator paleoceanografic, Ritayan Mitra, un cercetător geosist de la Universitatea din Colorado-Boulder, a fost îngrozit de modul în care sortarea foraminifera a avut loc cu mâna. Deoarece specia interacționează cu lumina în diferite moduri, nu numai că le împrăștia cu mâna, dar și că mișcă sursa de lumină pe microscopul ei în mod constant pentru a alege cochilii. Mitra a realizat un prototip, punând un inel de LED-uri în jurul capătului care ar putea fi ajustat automat pentru a oferi unghiuri diferite de lumină. În cele din urmă a fugit până la capătul abilităților sale de robotică.

"Nu sunt tipul de robotică, nici eu nu sunt tipul de oceanografie, tocmai am văzut o problemă și am vrut să găsesc o soluție", spune el. Pentru a rezolva problema, el avea nevoie de ambele.

Așa că sa întors spre Edgar Lobaton, inginer electric la Universitatea de Stat din Carolina de Nord, unde era Mitra. Cercetătorii au încercat și nu au reușit să automatizeze procesul de sortare a cochililor mici înainte. Lobaton sa ridicat la provocare, scriind granturile care ar permite această colaborare multidisciplinară. În loc să încerce să obțină un calculator pentru a identifica toate imaginile posibile ale tuturor speciilor de foraminifera (ceea ce oamenii au încercat cu plase neuronale în trecut), echipa sa va instrui computerul să recunoască în mod regulat jumătate de duzină de foraminifera utilizate în cercetare. (Aceasta va reduce încărcarea calculatorului.)

Lobaton are, de asemenea, o armă secretă datorită Mitra - Tom Marchitto, un paleoceanograf de la Universitatea din Colorado-Boulder, pe proiect. Când Lobaton și laboratorul său vor vizita Marchitto pentru prima dată la începutul lunii august, vor primi un curs de crash în paleoceanografie. "Ne vom uita la foraminifera impreuna", spune Marchitto. În acest proces, el speră să transfere o parte din cunoștințele despre modul în care oamenii iau deciziile cu privire la ce fel de scoici sunt speciile. Dintre acestea, Marchitto spune: "Sperăm că putem transfera aceste decizii unui tip de rețea inteligentă care poate face acest lucru în mod automat".

În prezent, paleoceanografii petrec o mare parte din probele de sortare a timpului. Deoarece speciile preferă nutrienți și temperaturi diferite, unele dintre datele lor despre condițiile oceanelor antice provin din proporțiile diferitelor specii găsite în momente diferite. Dacă sortarea este automatizată, aceste date ar fi colectate exponențial mai repede decât este acum. De asemenea, ar elibera cercetătorii să analizeze compoziția chimică a cojilor fosili. Foraminifera au fost găsite pe tot parcursul oceanelor de milioane de ani, astfel încât schimbările lor în chimie în timp sunt o fereastră în climatul ocean trecut.

Primul pas pentru cercetători în următorii doi ani este proiectarea software-ului de identificare. Dacă asta merge bine, Lobaton are planuri pentru brațele robotice care pot rezolva efectiv speciile. Predarea unui calculator pentru a găsi fosilele microscopice pe care le doriți, într-o grămadă de fosile microscopice, este o sarcină imposibil de sondaj. Dar dacă reușesc, am putea privi la o creștere a informațiilor despre oceanele antice, așa cum nu am mai văzut până acum. Și pentru cochiliile fosile microscopice, e destul de răcoros.