RALEIGH – Raziskovalci so razvili in predstavili robota, ki je sposoben razvrščati, manipulirati in identificirati mikroskopske morske fosile. Nova tehnologija avtomatizira dolgočasen proces, ki ima ključno vlogo pri napreduje naše razumevanje svetovnih oceanov in podnebja – tako danes kot v prazgodovini.
»Lepota te tehnologije je v tem, da je narejena z relativno poceni standardnimi komponentami, in tako zasnove kot programsko opremo za umetno inteligenco delamo odprtokodno,« pravi Edgar Lobaton, soavtor prispevka o delu in izredni profesor elektrotehnike in računalništva na Državni univerzi Severne Karoline. "Naš cilj je narediti to orodje široko dostopno, tako da ga bo lahko uporabljalo čim več raziskovalcev za izboljšanje našega razumevanja oceanov, biotske raznovrstnosti in podnebja."
Tehnologija, imenovana Forabot, uporablja robotiko in umetno inteligenco za fizično manipulacijo ostankov organizmov, imenovanih foraminifera ali forami, tako da je te ostanke mogoče izolirati, slikati in identificirati.
Forami so protisti, ne rastlinski ne živalski, in v naših oceanih prevladujejo že več kot 100 milijonov let. Ko forami odmrejo, za seboj pustijo svoje drobne lupine, večinoma široke manj kot milimeter. Te školjke dajejo znanstvenikom vpogled v značilnosti oceanov, kakršni so obstajali, ko so bili forami še živi. Na primer, različne vrste foramskih vrst uspevajo v različnih vrstah oceanskih okolij in kemijske meritve lahko znanstvenikom povedo vse, od kemije oceana do njegove temperature, ko je lupina nastajala.
Raziskava NCSU bi lahko pomenila hitrejše mikročipe, kvantne računalniške aplikacije
Zakaj je potrebno
Vendar pa je ocenjevanje foramnih školjk in fosilov dolgočasno in dolgotrajno. Zato je skupina strokovnjakov za inženiring in paleoceanografijo razvila Forabot za avtomatizacijo procesa.
"Na tej točki je Forabot sposoben identificirati šest različnih vrst foram in obdelati 27 foram na uro - vendar se nikoli ne naveliča in se nikoli ne naveliča," pravi Lobaton. »To je prototip za dokaz koncepta, zato bomo razširili število vrst foram, ki jih lahko identificira. In optimistični smo, da bomo lahko izboljšali tudi število foram, ki jih lahko obdela na uro.
"Prav tako ima Forabot na tej točki 79-odstotno stopnjo natančnosti za prepoznavanje foram, kar je boljše od večine usposobljenih ljudi."
»Ko bo Forabot optimiziran, bo postal dragocen kos raziskovalne opreme, ki bo študentom omogočal 'izbiralce forumov', da bolje porabijo svoj čas za učenje naprednejših veščin,« pravi Tom Marchitto, soavtor prispevka in profesor geoloških znanosti. na univerzi Colorado, Boulder. "Z uporabo taksonomskega znanja skupnosti za usposabljanje robota lahko izboljšamo tudi enotnost identifikacije foram med raziskovalnimi skupinami."
Študija NCSU: Učinkovito izobraževanje o podnebnih spremembah mora upoštevati družbena stališča
Tukaj je opisano, kako Forabot deluje
Najprej morajo uporabniki oprati in presejati vzorec več sto foram. To pusti uporabnikom kup tega, kar je videti kot pesek. Vzorec foram se nato postavi v posodo, imenovano izolacijski stolp. Igla na dnu izolacijskega stolpa nato štrli navzgor skozi vzorec in dvigne eno samo odprtino navzgor, kjer se s sesanjem odstrani iz stolpa. Sesanje potegne foram v ločen vsebnik, imenovan slikovni stolp, ki je opremljen z avtomatizirano kamero visoke ločljivosti, ki zajame več slik foram. Ko so slike posnete, se foram ponovno dvigne z iglo, dokler ga ni mogoče pobrati s sesanjem in odložiti v ustrezno posodo v sortirni postaji.
»Ideja je, da lahko naša umetna inteligenca uporabi slike, da ugotovi, za katero vrsto foram gre, in jo ustrezno razvrsti,« pravi Lobaton.
»Objavljamo v odprtokodni reviji in vključujemo načrte in programsko opremo AI v dopolnilna gradiva k temu dokumentu,« dodaja Lobaton. »Upajmo, da ga bodo ljudje izkoristili. Naslednji korak za nas je razširitev tipov foram, ki jih lahko prepozna sistem, in delo na optimizaciji hitrosti delovanja.«
Gozdovi duhov: raziskovalci NCSU opozarjajo, da zaradi dviga morja utopi več dreves
Papir, "Forabot: avtomatizirana izolacija in slikanje planktičnih foraminifer,« je objavljeno v odprto dostopni reviji Geokemija, Geofizika, Geosistemi. Dopisni avtor prispevka je Turner Richmond, nedavni doktorat znanosti. diplomiral iz NC State. Prispevek je bil soavtor Jeremy Cole, dr. diplomant NC State; in Gabriella Dangler, dodiplomska študentka NC State.
O delo je bilo opravljeno s podporo Nacionalne znanstvene fundacije, pod številko donacije 1829930.
© Državna univerza Severne Karoline
Pošta Novi roboti za razvrščanje fosilov, ki jih je razvil NCSU, bodo pomagali pri raziskovanju podnebja in oceanov prvič pojavil na WRAL TechWire.
