Chi Vive Nel Luogo Più Profondo della Terra?
Immagina che ci siano dieci diversi tipi di conchiglie, ciascuna delle dimensioni di un granello di sabbia, mescolate nella scodella di fango di fronte a te. Vuoi trovare ogni tipo di singolo involucro? Cosa fai?
Per i paleoceanografi che studiano la storia degli oceani, questa ridicola domanda è una grossa fetta della loro ricerca. E per 60 anni, hanno esaminato la miscela al microscopio e hanno usato un pennello per ordinare i gusci uno alla volta. Ma un gruppo di scienziati sta cercando di automatizzare il processo e liberare i paleoceanografi per trascorrere più tempo ad analizzare i microscopici fossili di conchiglia chiamati foraminiferi che possono chiarire il ruolo dell'oceano nel cambiamento climatico.
Mentre visitava sua moglie in un laboratorio di paleoceanografia, Ritayan Mitra, un geoscienziato dell'Università del Colorado-Boulder, era inorridito da quanto faticosa fosse la selezione dei foraminiferi a mano. Poiché la specie interagisce con la luce in modi diversi, non solo le ha spolverate a mano, ma anche spostando costantemente la sorgente luminosa sul suo microscopio per individuare i gusci. Mitra ha realizzato un prototipo, posizionando un anello di LED all'estremità del mirino che potrebbe essere regolato automaticamente per fornire diversi angoli di luce. Alla fine si è imbattuto nella fine della sua abilità di robotica.
"Io non sono il ragazzo della robotica, né io sono il ragazzo dell'oceanografia, ho appena visto un problema e volevo trovare una soluzione", dice. Per risolvere il problema aveva bisogno di entrambi.
Quindi si rivolse a Edgar Lobaton, un ingegnere elettrico della North Carolina State University, dove all'epoca si trovava Mitra. I ricercatori hanno provato e fallito nell'automatizzare il processo di smistamento dei piccoli gusci prima. Lobaton è salito alla sfida, scrivendo le borse che avrebbero consentito questa collaborazione multidisciplinare. Invece di cercare di ottenere un computer per identificare tutte le possibili immagini di tutte le specie di foraminiferi (che è ciò che le persone hanno provato con reti neurali in passato) la sua squadra addestrerà il computer a riconoscere solo una mezza dozzina di specie di foraminiferi regolarmente usato nella ricerca. (Ciò ridurrà il carico di calcolo.)
Lobaton ha anche un'arma segreta grazie a Mitra - Tom Marchitto, un paleoceanografo dell'Università del Colorado-Boulder, sul progetto. Quando Lobaton e il suo laboratorio andranno a visitare Marchitto per la prima volta all'inizio di agosto, riceveranno un corso intensivo in paleoceanografia. "Guarderemo insieme gli foraminiferi", dice Marchitto. Nel processo, spera di trasferire alcune delle conoscenze su come le persone prendono decisioni su quali gusci sono le specie. Da questo, Marchitto dice: "Speriamo di poter trasferire tali decisioni a un tipo di rete di intelligenza artificiale in grado di farlo automaticamente".
Attualmente, i paleoceanografi dedicano molto tempo alla raccolta dei campioni. Poiché le specie preferiscono diversi nutrienti e temperature, alcuni dei loro dati sulle condizioni degli oceani antichi provengono dalle proporzioni di diverse specie trovate in tempi diversi. Se l'ordinamento è automatizzato, questi dati verranno raccolti in modo esponenziale più rapidamente di adesso. Libererebbe anche i ricercatori ad analizzare la composizione chimica dei gusci fossilizzati. I foraminiferi sono stati trovati negli oceani per milioni di anni, quindi i loro cambiamenti chimici nel tempo sono una finestra sul passato clima oceanico.
Il primo passo per i ricercatori nei prossimi due anni è la progettazione del software di identificazione. Se ciò va bene, Lobaton ha piani per le braccia robotiche che possono effettivamente risolvere la specie. Insegnare a un computer per trovare il fossile microscopico che si desidera, in una pila di fossili microscopici, è un compito impossibile da suonare. Ma se possono avere successo, potremmo guardare a un'ondata di informazioni sugli oceani antichi come non ci siamo mai visti prima. E per i microscopici gusci fossili, è molto bello.
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