RALEIGH – Teadlased on välja töötanud ja demonstreerinud robotit, mis on võimeline sorteerima, manipuleerima ja tuvastama mikroskoopilisi merefossiile. Uus tehnoloogia automatiseerib tüütu protsessi, mis mängib võtmerolli edendades meie arusaamist maailma ookeanidest ja kliimast – nii tänapäeval kui ka eelajaloolises minevikus.
"Selle tehnoloogia ilu seisneb selles, et selle valmistamisel kasutatakse suhteliselt odavaid valmiskomponente ja me muudame nii kujundused kui ka tehisintellekti tarkvara avatud lähtekoodiga," ütleb tööd käsitleva artikli kaasautor Edgar Lobaton. ja Põhja-Carolina osariigi ülikooli elektri- ja arvutitehnika dotsent. "Meie eesmärk on muuta see tööriist laialdaselt kättesaadavaks, et võimalikult paljud teadlased saaksid seda kasutada ookeanide, bioloogilise mitmekesisuse ja kliima mõistmiseks."
Tehnoloogia nimega Forabot kasutab robootikat ja tehisintellekti, et füüsiliselt manipuleerida organismide jäänuseid, mida nimetatakse foraminiferaks ehk foorumiteks, nii et neid jäänuseid saab eraldada, pildistada ja tuvastada.
Foramid on protistid, ei taimed ega loomad, ja on meie ookeanides levinud juba üle 100 miljoni aasta. Kui vormid surevad, jätavad nad maha oma pisikesed kestad, millest enamik on alla millimeetri laiused. Need kestad annavad teadlastele ülevaate ookeanide omadustest, nagu need eksisteerisid, kui foorumid olid elus. Näiteks arenevad erinevat tüüpi foorumiliigid erinevates ookeanikeskkondades ja keemilised mõõtmised võivad teadlastele rääkida kõigest alates ookeani keemiast kuni selle temperatuurini kesta moodustamise ajal.
NCSU uuringud võivad tähendada kiiremaid mikrokiipe ja kvantarvutusrakendusi
Miks seda vaja on
Foorumi kestade ja fossiilide hindamine on aga nii tüütu kui ka aeganõudev. Seetõttu arendas inseneri- ja paleokeanograafiaekspertide meeskond Foraboti protsessi automatiseerimiseks.
"Praegu on Forabot võimeline tuvastama kuut erinevat tüüpi foorumit ja töötlema 27 foorumit tunnis, kuid sellega ei hakka kunagi igav ega väsi," ütleb Lobaton. "See on kontseptsiooni tõestus prototüüp, nii et me suurendame nende liikide arvu, mida see suudab tuvastada. Ja me oleme optimistlikud, et suudame parandada ka tunnis töödeldavate foorumite arvu.
"Samuti on Foraboti foorumite tuvastamise täpsus praegusel hetkel 79%, mis on parem kui enamikul koolitatud inimestel."
"Kui Forabot on optimeeritud, on see väärtuslik uurimisseade, mis võimaldab õpilastel "vormide valijatel" paremini aega veeta täiustatud oskuste õppimiseks, " ütleb artikli kaasautor ja geoloogiateaduste professor Tom Marchitto. Colorado ülikoolis Boulderis. "Kasutades roboti koolitamiseks kogukonna päritolu taksonoomilisi teadmisi, saame parandada ka foorumi tuvastamise ühtsust uurimisrühmades."
NCSU uuring: tõhus haridus kliimamuutuste kohta peab mõjutama sotsiaalseid hoiakuid
Siin on, kuidas Forabot töötab
Esiteks peavad kasutajad pesema ja sõeluma sadadest vormidest koosneva proovi. See jätab kasutajatele hunniku seda, mis näeb välja nagu liiv. Seejärel asetatakse vormide proov konteinerisse, mida nimetatakse isolatsioonitorniks. Seejärel ulatub isolatsioonitorni põhjas olev nõel läbi proovi ülespoole, tõstes ühe foorumi üles, kus see imemise teel tornist eemaldatakse. Imemine tõmbab foorumi eraldi konteinerisse, mida nimetatakse pilditorniks, mis on varustatud automatiseeritud kõrge eraldusvõimega kaameraga, mis jäädvustab foorumist mitu pilti. Pärast piltide tegemist tõstetakse vorm uuesti nõela abil üles, kuni seda saab imemise teel üles korjata ja sorteerimisjaama vastavasse konteinerisse paigutada.
"Idee seisneb selles, et meie tehisintellekt saab kasutada pilte, et tuvastada, mis tüüpi foorumiga on tegemist, ja sorteerida see vastavalt," ütleb Lobaton.
"Avaldame avatud lähtekoodiga ajakirjas ning lisame selle paberi lisamaterjalidesse kavandid ja AI tarkvara," lisab Lobaton. "Loodetavasti kasutavad inimesed seda ära. Järgmine samm meie jaoks on laiendada süsteemi tuvastatavate foorumite tüüpe ja töötada töökiiruse optimeerimise nimel.
"Kummitusmetsad:" NCSU teadlased hoiatavad, et mere tõus uputab rohkem puid
Paber, "Forabot: Planktic Foraminifera automaatne isoleerimine ja pildistamine”, avaldatakse avatud juurdepääsuga ajakirjas Geochemistry, Geophysics, Geosystems. Selle artikli vastav autor on Turner Richmond, hiljutine Ph.D. lõpetanud NC osariigis. Selle artikli kaasautoriks oli doktorikraad Jeremy Cole. lõpetanud NC osariigi; ja Gabriella Dangler, NC osariigi bakalaureuseõppe magistrand.
. töö sai tehtud riikliku teadusfondi toetusel, grandinumbri 1829930 all.
© Põhja-Carolina osariigi ülikool
Postitus Uued NCSU välja töötatud fossiilide sorteerimisrobotid, mis aitavad kliima- ja ookeaniuuringuid esimene ilmus WRAL TechWire.
