⛵[Romain Troublé et Stéphane Bruzaud] Explorer pour comprendre, partager pour changer
Imaginez qu'il existe dix types de coquilles, chacune de la taille d'un grain de sable, mélangées dans le bol de boue en face de vous. Vous voulez trouver chaque type de shell individuel, que faites-vous?
Pour les paléocéanographes qui étudient l’histoire des océans, cette question ridicule est une grande partie de leurs recherches. Et pendant 60 ans, ils ont examiné le mélange au microscope et ont utilisé un pinceau pour trier les coquilles une à une. Mais un groupe de scientifiques cherche à automatiser le processus et à libérer les paléo-océanographes de leur permettre de consacrer plus de temps à l'analyse des fossiles de coquilles microscopiques appelés foraminifères qui peuvent clarifier le rôle de l'océan dans le changement climatique.
Alors qu'il rendait visite à sa femme dans un laboratoire de paléocéanographie, Ritayan Mitra, géoscientifique à l'université de Colorado-Boulder, était consterné par la difficulté du tri manuel des foraminifères. Étant donné que les espèces interagissent avec la lumière de différentes manières, non seulement elle les époussetait à la main, mais elle déplaçait également la source de lumière sur son microscope pour sélectionner les coquillages. Mitra a réalisé un prototype en plaçant un anneau de LED autour du bout de la lunette qui pourrait être ajusté automatiquement pour fournir différents angles de lumière. Finalement, il a rencontré la fin de ses capacités en robotique.
"Je ne suis pas le spécialiste de la robotique, pas plus que le responsable de l'océanographie, je viens de voir un problème et je voulais trouver une solution", dit-il. Pour résoudre le problème, il avait besoin des deux.
Il s'est donc tourné vers Edgar Lobaton, ingénieur électricien à la North Carolina State University, où se trouvait Mitra à l'époque. Les chercheurs ont essayé et échoué à automatiser le processus de tri des coquilles minuscules auparavant. Lobaton a relevé le défi en écrivant les subventions qui permettraient cette collaboration multidisciplinaire. Au lieu d'essayer d'obtenir un ordinateur pour identifier toutes les images possibles de toutes les espèces de foraminifères (ce que les gens essayaient avec des réseaux neuronaux dans le passé), son équipe va former l'ordinateur à ne reconnaître que régulièrement une demi-douzaine d'espèces de foraminifères utilisé dans la recherche. (Cela réduira la charge de calcul.)
Lobaton a également une arme secrète grâce à Mitra - Tom Marchitto, paléocéanographe de l’Université du Colorado à Boulder, pour le projet. Lorsque Lobaton et son laboratoire se rendront pour la première fois à Marchitto début août, ils suivront un cours intensif de paléocéanographie. «Nous examinerons les foraminifères ensemble», déclare Marchitto. Dans le processus, il espère transférer une partie de la connaissance sur la façon dont les gens prennent des décisions sur quelles coquilles sont quelles espèces. Marchitto déclare à partir de cela: «Espérons que nous pourrons transférer ces décisions sur un type de réseau à intelligence artificielle capable de le faire automatiquement».
Actuellement, les paléo-océanographes passent beaucoup de temps à trier les échantillons. Comme les espèces préfèrent des nutriments et des températures différentes, certaines de leurs données sur les conditions des océans antiques proviennent des proportions d'espèces différentes trouvées à des moments différents. Si le tri est automatisé, ces données seraient collectées de manière exponentielle plus rapidement qu’aujourd’hui. Cela permettrait également aux chercheurs d'analyser la composition chimique des coquilles fossilisées. Des foraminifères sont présents dans les océans depuis des millions d'années. Leurs changements chimiques au fil du temps constituent donc une fenêtre sur le climat océanique passé.
La première étape pour les chercheurs au cours des deux prochaines années consiste à concevoir le logiciel d'identification. Si cela se passe bien, Lobaton a prévu des bras robotiques capables de trier les espèces. Apprendre à un ordinateur à trouver le fossile microscopique que vous voulez, dans une pile de fossiles microscopiques, est une tâche impossible. Mais s’ils peuvent réussir, nous pourrions envisager une vague d’informations sur les anciens océans comme nous ne l’avions jamais vue auparavant. Et pour les fossiles de fossiles microscopiques, c’est plutôt cool.
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