Роботи сортують скам'янілості для зміни клімату Державний університет штату Колорадо, штат Колорадо

Уявіть, що десять різних типів снарядів, кожен розміром з зерна піску, змішаний у чаші з гряззю перед вами. Ви хочете знайти кожен тип окремої оболонки - що ви робите?

Для палеокеанографів, які вивчають історію океанів, це смішне питання є великою часткою їхніх досліджень. І протягом 60 років вони дивилися на суміш під мікроскопом і використовували кисть для сортування снарядів один за одним. Але група вчених прагне автоматизувати процес і звільнити палеокеанографів, щоб витратити більше часу на аналіз мікроскопічних копалин оболонок, які називаються форамініферою, які можуть прояснити роль океану в зміні клімату.

Під час відвідування дружини в лабораторії палеокеанографії, Рітаян Мітра, геолог з Університету Колорадо-Боулдер, була вражена тим, як напружено сортувати форамініферу вручну. Оскільки вид взаємодіє зі світлом по-різному, вона не тільки розпилює їх руками, а й постійно переміщує джерело світла на свій мікроскоп, щоб виділити снаряди. Мітра зробила прототип, розмістивши кільце світлодіодів навколо кінця області, що може автоматично регулюватися для забезпечення різних кутів світла. Зрештою він побіг до кінця своєї робототехнічної здатності.

"Я не хлопець робототехніки, я також не є океанографічним хлопцем, я просто бачив проблему і хотів знайти рішення", - говорить він. Щоб вирішити проблему, він потребував обох.

Тому він звернувся до Едгара Лобатона, інженера-електромотора в Державному університеті Північної Кароліни, де в той час знаходилася Мітра. Дослідники намагалися і не змогли автоматизувати процес сортування крихітних снарядів раніше. Лобатон піднявся на виклик, написавши гранти, які дозволили б цю міждисциплінарну співпрацю. Замість того, щоб намагатися отримати комп'ютер для виявлення всіх можливих зображень усіх видів форамініфер (що люди намагалися з нейронними мережами в минулому), його команда збирається навчати комп'ютер лише регулярно розпізнавати півтора десятка видів форамініфер використовуються в дослідженнях. (Це зменшить обчислювальну навантаження.)

Lobaton також має секретну зброю завдяки Mitra - Том Marchitto, paleoceanographer у Університеті Colorado-Boulder, на проекті. Коли Лобатон і його лабораторія вперше відвідали Марчітто на початку серпня, їм буде запропоновано прискорити курс палеокеанографії. "Ми будемо дивитися на форамініферу разом", - каже Марчітто. У цьому процесі він сподівається передати деякі знання про те, як люди приймають рішення, які раковини є якими видами. Виходячи з цього, Марчітто каже: «Сподіваюся, ми зможемо перенести ці рішення в мережу штучного інтелекту, яка може зробити це автоматично».

В даний час палеокеанографи витрачають велику кількість свого часу на сортування зразків. Оскільки види віддають перевагу різним поживним речовинам і температурам, деякі їхні дані про стан древніх океанів походять від пропорцій різних видів, що зустрічаються в різний час. Якщо сортування автоматизовано, ці дані будуть зібрані експоненціально швидше, ніж зараз. Це також звільнило б дослідників від аналізу хімічного складу скам'янілих раковин. Форамініфери були знайдені по всьому океану протягом мільйонів років, тому їх зміни в хімії з часом є вікном у минуле клімат океану.

Першим кроком для дослідників протягом наступних двох років є розробка програмного забезпечення для ідентифікації. Якщо це буде добре, Лобатон має плани роботи з робототехнічними зброями, які можуть фактично розібрати види. Навчання комп'ютера знайти мікроскопічні копалини, які ви хочете, у купі мікроскопічних копалин, є неможливим завданням. Але якщо вони можуть досягти успіху, ми можемо дивитися на сплеск інформації про древні океани, як ми ніколи раніше не бачили. А для мікроскопічних копалин, це досить прохолодно.