RALEIGH – I ricercatori hanno sviluppato e dimostrato un robot in grado di smistare, manipolare e identificare fossili marini microscopici. La nuova tecnologia automatizza un processo noioso che svolge un ruolo chiave avanzando la nostra comprensione degli oceani e del clima del mondo, sia oggi che nel passato preistorico.
"La bellezza di questa tecnologia è che è realizzata utilizzando componenti standardizzati relativamente economici e stiamo rendendo open source sia i progetti che il software di intelligenza artificiale", afferma Edgar Lobaton, coautore di un articolo sul lavoro e professore associato di ingegneria elettrica e informatica presso la North Carolina State University. “Il nostro obiettivo è rendere questo strumento ampiamente accessibile, in modo che possa essere utilizzato dal maggior numero possibile di ricercatori per migliorare la nostra comprensione degli oceani, della biodiversità e del clima”.
La tecnologia, chiamata Forabot, utilizza la robotica e l'intelligenza artificiale per manipolare fisicamente i resti di organismi chiamati foraminiferi, o foram, in modo che tali resti possano essere isolati, fotografati e identificati.
I foram sono protisti, né piante né animali, e sono presenti nei nostri oceani da più di 100 milioni di anni. Quando i forami muoiono, lasciano dietro di sé i loro minuscoli gusci, la maggior parte larghi meno di un millimetro. Queste conchiglie forniscono agli scienziati informazioni sulle caratteristiche degli oceani come esistevano quando i foram erano vivi. Ad esempio, diversi tipi di specie di foram prosperano in diversi tipi di ambienti oceanici e le misurazioni chimiche possono dire agli scienziati su tutto, dalla chimica dell'oceano alla sua temperatura al momento della formazione del guscio.
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Perché è necessario
Tuttavia, la valutazione delle conchiglie e dei fossili del forame è noiosa e richiede tempo. Ecco perché un team di esperti di ingegneria e paleoceanografia ha sviluppato Forabot per automatizzare il processo.
"A questo punto, Forabot è in grado di identificare sei diversi tipi di foram ed elaborarne 27 all'ora, ma non si annoia mai e non si stanca mai", afferma Lobaton. “Si tratta di un prototipo di prova di concetto, quindi amplieremo il numero di specie di foram che è in grado di identificare. E siamo ottimisti sul fatto che saremo anche in grado di migliorare il numero di moduli che può elaborare all'ora.
"Inoltre, a questo punto, il Forabot ha un tasso di precisione del 79% nell'identificazione dei foram, che è migliore di quello della maggior parte degli esseri umani addestrati."
"Una volta che Forabot sarà stato ottimizzato, diventerà un prezioso strumento di ricerca, consentendo agli studenti "raccoglitori di forum" di trascorrere meglio il loro tempo apprendendo competenze più avanzate", afferma Tom Marchitto, coautore dell'articolo e professore di scienze geologiche presso l'Università del Colorado, Boulder. «Utilizzando le conoscenze tassonomiche provenienti dalla comunità per addestrare il robot, possiamo anche migliorare l’uniformità dell’identificazione dei foram tra i gruppi di ricerca».
Ecco come funziona Forabot
Innanzitutto, gli utenti devono lavare e setacciare un campione di centinaia di foram. Questo lascia agli utenti un mucchio di quella che sembra sabbia. Il campione di forame viene quindi posto in un contenitore chiamato torre di isolamento. Un ago sul fondo della torre di isolamento sporge quindi attraverso il campione, sollevando un singolo foro dove viene rimosso dalla torre tramite aspirazione. L'aspirazione trascina la formazione in un contenitore separato chiamato torre di imaging, dotato di una fotocamera automatizzata ad alta risoluzione che cattura più immagini della formazione. Dopo aver scattato le immagini, la foram viene nuovamente sollevata da un ago fino a poter essere prelevata tramite aspirazione e depositata nell'apposito contenitore in una stazione di smistamento.
"L'idea è che la nostra intelligenza artificiale possa utilizzare le immagini per identificare il tipo di foram e ordinarlo di conseguenza", afferma Lobaton.
"Stiamo pubblicando in una rivista open source e includendo i progetti e il software AI nei materiali supplementari a quel documento", aggiunge Lobaton. “Speriamo che le persone ne facciano uso. Il prossimo passo per noi è espandere i tipi di moduli che il sistema può identificare e lavorare per ottimizzare la velocità operativa”.
La carta, "Forabot: isolamento e imaging automatizzati dei foraminiferi planctici”, è pubblicato sulla rivista ad accesso libero Geochemistry, Geophysicals, Geosystems. L'autore corrispondente dell'articolo è Turner Richmond, un recente dottorato di ricerca. laureato presso lo Stato NC. L'articolo è stato scritto in collaborazione con Jeremy Cole, un Ph.D. laureato allo stato NC; e da Gabriella Dangler, studentessa universitaria presso la NC State.
I il lavoro è stato fatto con il sostegno della National Science Foundation, con il numero di sovvenzione 1829930.
© Università statale della Carolina del Nord
Il post Nuovi robot per la selezione dei fossili sviluppati dall’NCSU per aiutare la ricerca sul clima e sugli oceani è apparso per la prima volta WRAL TechWire.
