يستطيع الذكاء الاصطناعي التعرف على الكائنات البحرية المجهرية
طور الباحثون برنامج الذكاء الاصطناعي (AI) الذي يمكن أن يوفر تلقائيًا تحديدًا على مستوى الأنواع للكائنات البحرية المجهرية. الخطوة التالية هي دمج الذكاء الاصطناعي في نظام آلي يساعد على تعزيز فهمنا لمحيطات العالم ، سواء الآن أو في ماضٍ عصور ما قبل التاريخ.
على وجه التحديد ، أثبت برنامج الذكاء الاصطناعي أنه قادر على تحديد ستة أنواع من الأنوفاما ، أو الكائنات الحية التي كانت سائدة في محيطات الأرض لأكثر من 100 مليون سنة.
Forams هي protists ، لا النبات ولا الحيوان. عندما يموتون ، يتركون وراء قذائفهم الصغيرة ، وأقل من مليمتر واحد. تعطي هذه القذائف العلماء نظرة ثاقبة على خصائص المحيطات التي كانت موجودة عندما كانت الأحياء حية. على سبيل المثال ، تزدهر أنواع مختلفة من أنواع الثيران في أنواع مختلفة من بيئات المحيطات ، ويمكن للقياسات الكيميائية أن تخبر العلماء عن كل شيء من كيمياء المحيط إلى درجة حرارته عند تشكل القشرة.
ومع ذلك ، فإن تقييم قذائف وأحفام فورام هذه أمر شاق ويستغرق وقتًا طويلاً. لهذا السبب يعمل فريق متعدد التخصصات من الباحثين ، من ذوي الخبرة التي تتراوح بين الروبوتات إلى علم الأحياء القديمة ، على أتمتة العملية.
يقول إدغار لوباتون ، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية والكمبيوتر في جامعة ولاية كارولينا الشمالية والمؤلف المشارك لبروتينات: "عند هذه النقطة ، فإن الذكاء الاصطناعي يحدد بشكل صحيح الثنائيات حوالي 80٪ من الوقت ، وهو أفضل من معظم البشر المدربين". ورقة على العمل.
"ولكن هذا ليس سوى دليل على المفهوم. نتوقع أن يتحسن النظام بمرور الوقت ، لأن التعلم الآلي يعني أن البرنامج سيصبح أكثر دقة وأكثر تماشيًا مع كل عملية تكرار. كما نخطط لتوسيع نطاق صلاحيات منظمة العفو الدولية ، حتى يتسنى لها تحديد ما لا يقل عن 35 نوعًا من الأنواع ، بدلاً من الأنواع الستة الحالية ".
يعمل النظام الحالي عن طريق وضع ثدي تحت الميكروسكوب قادر على التقاط الصور. تضيء حلقة LED الضوء على فورام من 16 اتجاهًا - واحدًا تلو الآخر - مع التقاط صورة من فورام مع كل تغيير في الضوء. يتم الجمع بين هذه الصور 16 لتقديم أكبر قدر ممكن من المعلومات الهندسية حول شكل فورام. ثم تستخدم الذكاء الاصطناعى هذه المعلومات لتحديد أنواع الفئران.
يستغرق المسح وتحديد الهوية ثوانٍ فقط ، وبسرعة - أو أسرع - من أسرع الخبراء البشريين.
يقول لوباتون: "بالإضافة إلى ذلك ، لا تتعب منظمة العفو الدولية أو تشعر بالملل". "يوضح هذا العمل الخطوة الأولى الناجحة في بناء منصة روبوتية ستتمكن من تحديد ، واختيار وفرز المنتجات تلقائياً."
تلقى لوبتون ومساعدوه منحة من مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) ، ابتداء من يناير 2019 ، لبناءنظام آلي كامل الوظائف .
يقول توم مارشيتو ، الأستاذ المشارك في العلوم الجيولوجية في جامعة كولورادو ، بولدر ، والمؤلف المقابل للصحيفة: "هذا العمل مهم لأن المحيطات تغطي حوالي 70٪ من سطح الأرض وتلعب دوراً هائلاً في مناخها".
"فورامز موجودة في كل مكان في محيطاتنا ، وتسجل كيمياء قواقعها الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه التي نمت فيها. هذه الكائنات الدقيقة تشهد على خصائص سابقة مثل درجة الحرارة والملوحة والحموضة وتركيزات المغذيات. استخدام هذه الخصائص لإعادة بناء المحيطات والنقل الحراري خلال الأحداث المناخية السابقة.
يقول مارشيتو: "هذا مهم لأن الإنسانية في خضم تجربة مناخية عالمية غير متعمدة" بسبب انبعاث الغازات المسببة للاحتباس الحراري. "للتنبؤ بنتائج تلك التجربة ، نحتاج إلى فهم أفضل لكيفية سلوك مناخ الأرض عندما يتغير توازن الطاقة الخاص بها. إن الذكاء الاصطناعي الجديد ، والنظام الروبوتي الذي سيتم تمكينه ، يمكن أن يعجل بشكل كبير من قدرتنا على معرفة المزيد عن العلاقة بين المناخ والمحيطات عبر مقاييس زمنية واسعة. "
الورقة ، "نشر الآلي على مستوى الأنواع من فورامنيفيرا بلانكتيفي باستخدام الشبكات العصبية التحويلية ، مقارنة مع الأداء البشري" ، نشر في مجلة علم الأحياء الدقيقة البحرية .
No comments: