RALEIG – Para peneliti telah mengembangkan dan mendemonstrasikan robot yang mampu menyortir, memanipulasi, dan mengidentifikasi fosil laut mikroskopis. Teknologi baru ini mengotomatiskan proses yang membosankan dan memainkan peran penting dalam hal ini memajukan pemahaman kita lautan dan iklim dunia – baik saat ini maupun di masa prasejarah.
“Keunggulan dari teknologi ini adalah teknologi ini dibuat menggunakan komponen siap pakai yang relatif murah, dan kami membuat desain dan perangkat lunak kecerdasan buatan menjadi open source,” kata Edgar Lobaton, salah satu penulis makalah tentang karya tersebut. dan seorang profesor teknik elektro dan komputer di North Carolina State University. “Tujuan kami adalah menjadikan alat ini dapat diakses secara luas, sehingga dapat digunakan oleh sebanyak mungkin peneliti untuk meningkatkan pemahaman kita tentang lautan, keanekaragaman hayati, dan iklim.”
Teknologi tersebut, yang disebut Forabot, menggunakan robotika dan kecerdasan buatan untuk memanipulasi secara fisik sisa-sisa organisme yang disebut foraminifera, atau foram, sehingga sisa-sisa tersebut dapat diisolasi, dicitrakan, dan diidentifikasi.
Foram adalah protista, baik tumbuhan maupun hewan, dan telah ada di lautan kita selama lebih dari 100 juta tahun. Ketika foram mati, mereka meninggalkan cangkang kecilnya, yang lebarnya paling kecil kurang dari satu milimeter. Cangkang ini memberi para ilmuwan wawasan tentang karakteristik lautan ketika foram masih hidup. Misalnya, berbagai jenis spesies foram tumbuh subur di berbagai jenis lingkungan laut, dan pengukuran kimia dapat memberi tahu para ilmuwan tentang segala hal mulai dari kandungan kimia laut hingga suhu saat cangkang sedang terbentuk.
Penelitian NCSU dapat berarti microchip yang lebih cepat, aplikasi komputasi kuantum
Mengapa itu diperlukan
Namun, mengevaluasi cangkang foram dan fosil merupakan hal yang membosankan dan memakan waktu. Itulah sebabnya tim ahli teknik dan paleoseanografi mengembangkan Forabot untuk mengotomatiskan prosesnya.
“Pada titik ini, Forabot mampu mengidentifikasi enam jenis foram yang berbeda, dan memproses 27 foram per jam – namun tidak pernah bosan dan tidak pernah lelah,” kata Lobaton. “Ini adalah prototipe pembuktian konsep, jadi kami akan memperluas jumlah spesies foram yang dapat diidentifikasi. Dan kami optimistis kami juga dapat meningkatkan jumlah formulir yang dapat diproses per jamnya.
“Selain itu, pada titik ini, Forabot memiliki tingkat akurasi 79% dalam mengidentifikasi foram, yang lebih baik daripada kebanyakan manusia terlatih.”
“Setelah Forabot dioptimalkan, itu akan menjadi peralatan penelitian yang berharga, memungkinkan siswa 'pemilih foram' untuk menghabiskan waktu mereka dengan lebih baik dalam mempelajari keterampilan yang lebih maju,” kata Tom Marchitto, salah satu penulis makalah dan seorang profesor ilmu geologi di Universitas Colorado, Boulder. “Dengan menggunakan pengetahuan taksonomi yang bersumber dari komunitas untuk melatih robot, kami juga dapat meningkatkan keseragaman identifikasi foram di seluruh kelompok penelitian.”
Studi NCSU: Pendidikan yang efektif tentang perubahan iklim harus mempertimbangkan sikap sosial
Begini cara kerja Forabot
Pertama, pengguna harus mencuci dan mengayak sampel ratusan foram. Hal ini membuat pengguna memiliki tumpukan yang tampak seperti pasir. Sampel foram kemudian ditempatkan ke dalam wadah yang disebut menara isolasi. Sebuah jarum di bagian bawah menara isolasi kemudian menonjol ke atas melalui sampel, mengangkat satu foram ke atas dan dikeluarkan dari menara melalui pengisapan. Pengisapan ini menarik foram ke wadah terpisah yang disebut menara pencitraan, yang dilengkapi dengan kamera otomatis beresolusi tinggi yang menangkap banyak gambar foram. Setelah pengambilan gambar, foram diangkat kembali dengan jarum hingga dapat diambil melalui penyedotan dan disimpan dalam wadah terkait di tempat penyortiran.
“Idenya adalah AI kami dapat menggunakan gambar untuk mengidentifikasi jenis forum tersebut, dan mengurutkannya sesuai dengan itu,” kata Lobaton.
“Kami menerbitkannya di jurnal open source, dan menyertakan cetak biru dan perangkat lunak AI dalam materi tambahan pada makalah tersebut,” tambah Lobaton. “Mudah-mudahan masyarakat dapat memanfaatkannya. Langkah berikutnya bagi kami adalah memperluas jenis foram yang dapat diidentifikasi oleh sistem, dan berupaya mengoptimalkan kecepatan operasional.”
'Hutan hantu:' peneliti NCSU memperingatkan kenaikan air laut menenggelamkan lebih banyak pohon
Kertas, "Forabot: Isolasi dan Pencitraan Foraminifera Planktik Otomatis,” diterbitkan dalam jurnal akses terbuka Geochemistry, Geophysics, Geosystems. Penulis makalah ini adalah Turner Richmond, seorang Ph.D. lulus dari NC State. Makalah ini ditulis bersama oleh Jeremy Cole, seorang Ph.D. lulusan Negara Bagian NC; dan oleh Gabriella Dangler, seorang sarjana di NC State.
Grafik pekerjaan telah selesai dengan dukungan dari National Science Foundation, dengan nomor hibah 1829930.
© Universitas Negeri Carolina Utara
Pos Robot pemilah fosil baru yang dikembangkan NCSU untuk membantu penelitian iklim dan kelautan pertama muncul di WRAL TechWire.
