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想象一下,有十种不同类型的贝壳,每种都是一粒沙粒,混合在你面前的泥浆碗里。你想找到每种类型的单个外壳 - 你做什么?
对于研究海洋历史的古代海洋学家来说,这个荒谬的问题是他们研究的很大一部分。 60年来,他们一直在显微镜下观察混合物,并用画笔逐一分类。但是一群科学家正在寻求自动化这一过程,并让古海洋学家们花费更多的时间来分析可称为有孔虫的微观贝壳化石,这可以澄清海洋在气候变化中的作用。
在古海洋学实验室拜访他的妻子时,科罗拉多大学博尔德分校的地球科学家Ritayan Mitra对手工分拣有孔虫的过程感到震惊。因为物种以不同的方式与光相互作用,不仅是她用手将它们弄脏,而且还不断地在显微镜上移动光源以挑出壳。 Mitra制作了一个原型,在示波器的末端放置了一圈LED,可以自动调节以提供不同的光线角度。最终他遇到了机器人技能的终结。
“我不是机器人技术人员,我也不是海洋学家,我只是看到了一个问题而想找到解决方案,”他说。为了解决这个问题,他需要两者。
所以他转向北卡罗来纳州立大学的电气工程师Edgar Lobaton,当时Mitra就在那里。研究人员已经尝试过并且未能自动化之前对微小壳体进行分类的过程。 Lobaton迎接了挑战,写下了可以实现这种多学科合作的补助金。而不是试图让计算机识别所有有孔虫种类的所有可能图像(这是人们过去尝试使用神经网络),他的团队将训练计算机只定期识别六种有孔虫种类用于研究。 (这将减少计算负荷。)
由于米特拉 - 科罗拉多大学博尔德分校的古海洋学家汤姆·马奇尼托(Tom Marchitto)参与该项目,Lobaton也有一个秘密武器。当Lobaton和他的实验室于8月初首次访问Marchitto时,他们将获得古海洋学的速成课程。 “我们会一起看有孔虫,”Marchitto说。在这个过程中,他希望转移一些关于人们如何决定哪些贝壳是什么物种的知识。从此,Marchitto说:“希望我们可以将这些决定转移到人工智能类型的网络中,这种网络可以自动完成。”
目前,古海洋学家花费大量时间对样品进行分类。由于该物种喜欢不同的营养和温度,他们的一些关于古海洋条件的数据来自不同时期发现的不同物种的比例。如果排序是自动化的,那么这些数据的收集速度将比现在快得多。它还将使研究人员能够分析化石壳的化学成分。有孔虫已在整个海洋中被发现数百万年,因此随着时间的推移,它们的化学变化是过去海洋气候的窗口。
未来两年研究人员的第一步是设计识别软件。如果情况顺利,Lobaton计划制造机械臂,实际上可以解决物种问题。在一堆微观化石中,教一台计算机找到你想要的微观化石是一项不可能完成的任务。但如果它们能够成功,我们就可以看到有关古代海洋的信息激增,就像我们以前从未见过的那样。对于微观化石贝壳来说,这很酷。