QUYỀN BÁN - Các nhà nghiên cứu đã phát triển và trình diễn một robot có khả năng phân loại, thao tác và xác định các hóa thạch biển cực nhỏ. Công nghệ mới tự động hóa một quy trình tẻ nhạt đóng vai trò quan trọng trong nâng cao hiểu biết của chúng ta của các đại dương và khí hậu trên thế giới - cả ngày nay và trong quá khứ thời tiền sử.
Edgar Lobaton, đồng tác giả của một bài báo về công trình, cho biết: “Vẻ đẹp của công nghệ này là nó được tạo ra bằng cách sử dụng các thành phần có sẵn tương đối rẻ tiền và chúng tôi đang tạo ra cả thiết kế và phần mềm trí tuệ nhân tạo nguồn mở”. và là phó giáo sư về kỹ thuật điện và máy tính tại Đại học bang North Carolina. “Mục tiêu của chúng tôi là làm cho công cụ này có thể tiếp cận rộng rãi để càng nhiều nhà nghiên cứu có thể sử dụng nó càng tốt nhằm nâng cao hiểu biết của chúng ta về đại dương, đa dạng sinh học và khí hậu.”
Công nghệ có tên Forabot, sử dụng robot và trí tuệ nhân tạo để thao tác vật lý với phần còn lại của sinh vật được gọi là foraminifera, hay foram, để những phần còn lại đó có thể được phân lập, chụp ảnh và xác định.
Foram là sinh vật nguyên sinh, không phải thực vật cũng không phải động vật và đã phổ biến ở các đại dương của chúng ta trong hơn 100 triệu năm. Khi foram chết đi, chúng để lại những lớp vỏ nhỏ xíu, hầu hết rộng chưa đến một milimet. Những chiếc vỏ này giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về đặc điểm của các đại dương khi chúng tồn tại khi các lỗ còn sống. Ví dụ, các loại foram khác nhau phát triển mạnh trong các loại môi trường đại dương khác nhau và các phép đo hóa học có thể cho các nhà khoa học biết về mọi thứ, từ thành phần hóa học của đại dương đến nhiệt độ của nó khi lớp vỏ được hình thành.
Nghiên cứu của NCSU có thể tạo ra các vi mạch nhanh hơn, các ứng dụng điện toán lượng tử
Tại sao nó cần thiết
Tuy nhiên, việc đánh giá vỏ lỗ và hóa thạch vừa tẻ nhạt vừa tốn thời gian. Đó là lý do tại sao một nhóm chuyên gia kỹ thuật và cổ đại dương học đã phát triển Forabot để tự động hóa quy trình.
Lobaton cho biết: “Tại thời điểm này, Forabot có khả năng xác định sáu loại khuôn khác nhau và xử lý 27 khuôn mỗi giờ – nhưng nó không bao giờ cảm thấy nhàm chán và không bao giờ mệt mỏi”. “Đây là một nguyên mẫu chứng minh khái niệm, vì vậy chúng tôi sẽ mở rộng số lượng loài foram mà nó có thể xác định được. Và chúng tôi lạc quan rằng chúng tôi cũng sẽ có thể cải thiện số lượng diễn đàn mà nó có thể xử lý mỗi giờ.
“Ngoài ra, tại thời điểm này, Forabot có tỷ lệ chính xác là 79% trong việc xác định các lỗ, tốt hơn hầu hết con người được đào tạo.”
Tom Marchitto, đồng tác giả của bài báo và là giáo sư khoa học địa chất, cho biết: “Một khi Forabot đã được tối ưu hóa, nó sẽ là một thiết bị nghiên cứu có giá trị, cho phép sinh viên 'người chọn diễn đàn' dành thời gian tốt hơn để học các kỹ năng nâng cao hơn”. tại Đại học Colorado, Boulder. “Bằng cách sử dụng kiến thức phân loại có nguồn gốc từ cộng đồng để huấn luyện robot, chúng tôi cũng có thể cải thiện tính đồng nhất trong việc xác định lỗ giữa các nhóm nghiên cứu.”
Nghiên cứu của NCSU: Giáo dục hiệu quả về biến đổi khí hậu phải tính đến thái độ xã hội
Đây là cách Forabot hoạt động
Đầu tiên, người dùng phải rửa và sàng một mẫu gồm hàng trăm foram. Điều này khiến người dùng có một đống thứ trông giống như cát. Mẫu foram sau đó được đặt vào một thùng chứa gọi là tháp cách ly. Sau đó, một cây kim ở dưới cùng của tháp cách ly sẽ xuyên qua mẫu, nâng một lỗ lên nơi nó được lấy ra khỏi tháp bằng lực hút. Lực hút sẽ kéo foram đến một thùng chứa riêng biệt gọi là tháp hình ảnh, được trang bị một camera tự động, độ phân giải cao để chụp nhiều hình ảnh của foram. Sau khi chụp ảnh, khuôn lại được nâng lên bằng kim cho đến khi có thể được hút lên bằng lực hút và đặt vào thùng chứa liên quan ở trạm phân loại.
Lobaton cho biết: “Ý tưởng là AI của chúng tôi có thể sử dụng các hình ảnh để xác định loại diễn đàn và sắp xếp nó cho phù hợp”.
Lobaton cho biết thêm: “Chúng tôi đang xuất bản trên một tạp chí nguồn mở và đang đưa các bản thiết kế và phần mềm AI vào các tài liệu bổ sung cho bài báo đó”. “Hy vọng mọi người sẽ tận dụng nó. Bước tiếp theo đối với chúng tôi là mở rộng các loại diễn đàn mà hệ thống có thể xác định và nỗ lực tối ưu hóa tốc độ hoạt động.”
'Rừng ma:' Các nhà nghiên cứu của NCSU cảnh báo nước biển dâng đang làm chết nhiều cây hơn
Giấy, "Forabot: Phân lập và chụp ảnh Planktic Foraminifera tự động,” được xuất bản trên tạp chí truy cập mở Geochemistry, Geophysical, Geosystems. Tác giả tương ứng của bài báo là Turner Richmond, một tiến sĩ gần đây. tốt nghiệp bang NC. Bài báo được đồng tác giả bởi Jeremy Cole, một tiến sĩ. tốt nghiệp bang NC; và bởi Gabriella Dangler, sinh viên đại học tại NC State.
Sản phẩm công việc đã được thực hiện với sự hỗ trợ của Quỹ khoa học quốc gia, theo số tài trợ 1829930.
© Đại học bang Bắc Carolina
Các bài viết Robot phân loại hóa thạch mới do NCSU phát triển để hỗ trợ nghiên cứu khí hậu, đại dương lần đầu tiên xuất hiện trên WRAL TechWire.
