Roboter Sorter fossiler for klimaendringer North Carolina State University Colorado Boulder

Tenk deg at det er ti forskjellige typer skall, hver størrelsen på et sandkorn, blandet i skål med gjørme foran deg. Du vil finne hver type enkeltskall - hva gjør du?

For paleoceanographers som studerer havets historie, er dette latterlige spørsmålet en stor del av deres forskning. Og i 60 år har de sett på blandingen under et mikroskop og brukt en pensel for å sortere skjell ut en etter en. Men en gruppe forskere ønsker å automatisere prosessen og frigjøre paleoceanographers for å bruke mer tid på å analysere mikroskopiske skallfossiler som kalles foraminifera som kan klargjøre havets rolle i klimaendringene.

Mens han besøkte sin kone på et paleoceanography-lab, var Ritayan Mitra, geoscientist ved University of Colorado-Boulder, forferdet over hvor anstrengende sortering av foraminifera for hånden. Fordi arten interagerer med lys på forskjellige måter, sprer hun ikke bare dem for hånd, men flytter også lyskilden på mikroskopet for å plukke ut skallene. Mitra lagde en prototype, og plasserte en ring av lysdioder rundt enden av omfanget som kunne justeres automatisk for å gi forskjellige lysvinkler. Til slutt løp han inn i slutten av sin robotteknikk.

"Jeg er ikke roboten fyr, heller ikke jeg oceanografi fyr, jeg så bare et problem og ønsket å finne en løsning," sier han. For å løse problemet trengte han begge.

Så han snudde seg til Edgar Lobaton, en elektroingeniør ved North Carolina State University, hvor Mitra var på den tiden. Forskere har forsøkt og mislyktes i å automatisere prosessen med å sortere de små skjellene før. Lobaton steg til utfordringen og skrev tilskuddene som ville muliggjøre dette tverrfaglige samarbeidet. I stedet for å prøve å få en datamaskin til å identifisere alle mulige bilder av alle artene av foraminifera (som er det som folk prøvde med nevrale nett i fortiden), skal laget hans trene datamaskinen for å bare gjenkjenne halvt dusin arten av foraminifera regelmessig brukt i forskning. (Dette vil redusere beregningsbelastningen.)

Lobaton har også et hemmelig våpen takket være Mitra - Tom Marchitto, en paleoceanograf ved University of Colorado-Boulder, på prosjektet. Når Lobaton og hans laboratorium besøker Marchitto for første gang i begynnelsen av august, vil de få et krasj kurs i paleoceanography. "Vi vil se på foraminifera sammen," sier Marchitto. I prosessen håper han å overføre noe av kunnskapen om hvordan folk tar beslutninger om hvilke skall som er hvilke arter. Fra dette sier Marchitto: "Forhåpentligvis kan vi overføre disse beslutningene til en artificial intelligence-type nettverk som kan gjøre dette automatisk."

For tiden bruker paleoceanographers en stor del av deres tidssorteringsprøver. Siden artene foretrekker forskjellige næringsstoffer og temperaturer, kommer noen av deres data om forholdene til gamle oceaner fra proporsjoner av forskjellige arter funnet på forskjellige tidspunkter. Hvis sorteringen er automatisert, vil disse dataene bli samlet eksponentielt raskere enn den er nå. Det ville også frigjøre forskerne til å analysere den kjemiske sammensetningen av de fossiliserte skallene. Foraminifera har blitt funnet over hele havet i millioner av år, så deres endringer i kjemi over tid er et vindu inn i det tidligere havklimaet.

Det første trinnet for forskerne de neste to årene er å designe identifikasjonsprogramvaren. Hvis det går bra, har Lobaton planer for robotarmer som faktisk kan sortere ut arten. Undervisning av en datamaskin for å finne den mikroskopiske fossilen du vil ha, i en haug med mikroskopiske fossiler, er en umulig lydende oppgave. Men hvis de kan lykkes, kan vi se på en bølge av informasjon om de gamle oceanene som vi aldri har sett før. Og for mikroskopiske fossile skaller, er det ganske kult.