Νέα τεχνολογία 3D προσομοίωσης βοηθά ρομπότ να αναγνωρίζουν και να ταξινομούν μικροσκοπικά απολιθώματα, ώστε να ρίξουν φως σε ουσιώδη ερωτήμ...
Νέα τεχνολογία 3D προσομοίωσης βοηθά ρομπότ να αναγνωρίζουν και να ταξινομούν μικροσκοπικά απολιθώματα, ώστε να ρίξουν φως σε ουσιώδη ερωτήματα για την ιστορία της ζωής στον πλανήτη μας.
Ακόμη και οι πιο μικρές μορφές ζωής στον φυσικό κόσμο κρύβουν ιστορίες εκατομμυρίων ετών. Για να αποκτήσουμε όμως πρόσβαση σε αυτές τις πληροφορίες εξελικτικής ιστορίας της φύσης (και να κατανοήσουμε μέσω αυτών τους βασικούς μηχανισμούς της ζωής) απαιτείται η κατάλληλη τεχνολογία, η οποία θα έχει σχεδιαστεί για αυτόν ακριβώς τον σκοπό.
Προσφάτως, ερευνητές από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας «εξόπλισαν» τα εξερευνητικά ρομπότ με ένα πολύτιμο εργαλείο: μια τεχνολογία λεπτομερούς τρισδιάστατης προσομοίωσης μικροσκοπικών, σχεδόν αθέατων απολιθωμάτων. Η καινοτόμος τεχνολογία δεν περιορίζεται σε έναν μόνο στόχο. Παράλληλα με την αποκρυπτογράφηση του βιολογικού παρελθόντος των επιστημονικά πολύτιμων μικροαπολιθωμάτων, η τεχνολογία αναβαθμίζει την Τεχνητή Νοημοσύνη (μειώνοντας την ανάγκη της για πρόσβαση σε τεράστια σύνολα δεδομένων) και ενισχύει την αυτονομία των ρομποτικών συστημάτων, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο αποδοτική και ακριβή μελέτη της ζωής σε μικροσκοπική κλίμακα.
Ενας 3D «θησαυρός» εξελικτικής πληροφορίας
Η έρευνα επικεντρώθηκε στα απολιθώματα τρηματοφόρων (foraminifera), μια κατηγορία μονοκύτταρων θαλάσσιων μικροοργανισμών. Οταν πεθαίνουν, τα τρηματοφόρα αφήνουν πίσω τους μικρά, περίτεχνα κελύφη, τα οποία χρησιμεύουν ως πολύτιμα «αρχεία» που φέρουν πληροφορίες για την κατάσταση των ωκεανών στο παρελθόν (όπως τη θερμοκρασία του νερού και τη χημική του σύσταση). Ωστόσο, η μελέτη αυτών των απολιθωμάτων αποτελεί μια διαχρονικά απαιτητική διαδικασία, καθώς προϋποθέτει τον σχολαστικό διαχωρισμό και την αναγνώριση εκατοντάδων, σχεδόν πανομοιότυπων, πολύ μικρών δειγμάτων.
Για να αντιμετωπίσουν τη δυσκολία της αναγνώρισης των μικροσκοπικών απολιθωμάτων, οι ερευνητές είχαν προηγουμένως αναπτύξει το Forabot, ένα ρομπότ σχεδιασμένο ειδικά ώστε να εντοπίζει και να ταξινομεί αποτελεσματικά μαζικά παρόμοια δείγματα. Ωστόσο δεν ήταν αυτόνομο!
Πώς λειτουργεί η νέα τεχνολογία
Οι ερευνητές προσάρμοσαν ένα μαθηματικό μοντέλο για να δημιουργήσουν τις ακριβείς τρισδιάστατες αναπαραστάσεις επτά ειδών τρηματοφόρων. Σε συνεργασία με παλαιοντολόγους, διασφάλισαν ότι τα ψηφιακά παραγόμενα «φωτορεαλιστικά» μοντέλα αναπαριστούν σωστά το σχήμα και τη μορφολογία τους. Οι εικονικές αναπαραστάσεις των απολιθωμάτων παρουσίαζαν τέτοιον βαθμό λεπτομέρειας φωτισμού, υφής και χρώματος που τις έκανε απόλυτα αληθοφανείς. Το εργαλείο προσομοιώσεων δοκιμάστηκε στο Forabot, αυξάνοντας την ακρίβεια της ανίχνευσής του από 82% σε 89%.
Η βασική συγγραφέας της μελέτης Σαντζάνα Μπανερτζι (Sanjana Banerjee) εξηγεί ότι οι προσομοιώσεις βοήθησαν, μεταξύ άλλων, τους ερευνητές να κατανοήσουν και πώς τα σύγχρονα μοντέλα Τεχνητής Νοημοσύνης μπορούν να ανακατασκευάσουν τρισδιάστατα σχήματα αυτού του είδους από λίγες μόνο δισδιάστατες εικόνες και όχι από εκτενείς βάσεις δεδομένων (με τεχνολογίες τύπου NeRFs). Η συγκεκριμένη τεχνολογία είναι ιδιαιτέρως πολύτιμη, καθώς παρακάμπτει μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην αυτόματη ταξινόμηση μικροοργανισμών: τη δυσκολία συγκέντρωσης μεγάλου όγκου δεδομένων. Το εξαιρετικά μικρό μέγεθος και η ευαισθησία των οργανισμών αυτών καθιστούν τη μελέτη τους μια δύσκολη και χρονοβόρα διαδικασία, γεγονός που περιορίζει τις δυνατότητες των συμβατικών μεθόδων Τεχνητής Νοημοσύνης.
Πηγή: Φ. Φράγκου, Το Βήμα
Δεν υπάρχουν σχόλια