Nástroj, který analyzuje prehistorické otisky s precizností forenzní laboratoře
Vědci z Německa a Velké Británie vytvořili systém schopný rozebrat otisk dinosauřího drápu se stejnou důsledností, s jakou algoritmy rozpoznávají lidské tváře v mobilních telefonech. Překvapivý výsledek? V celé řadě dávných stop počítač spatřuje něco pozoruhodně známého — tlapky dnešních ptáků.
Paleontologie bez kostí: informace ukryté v bahně
Klasická paleontologie si většinou představuje zdlouhavé odkopávání koster. Jenže obrovské množství informací o vyhynulých plazech se skrývá v něčem podstatně pomíjivějším — v otiscích tlapek zanechaných v dávném bahně, dnes zkamenělých v kameni. Tyto stopy jsou často poškozené, zdeformované a narušené časem i počasím. Jejich interpretace dělala potíže i zkušeným odborníkům.
Tým z Univerzity v Tübingenu ve spolupráci s vědci z Manchesteru a berlínského Museum für Naturkunde se rozhodl svěřit tento problém umělé inteligenci. Sestavili algoritmus, který nepotřebuje žádné lidské pokyny ohledně toho, jak by konkrétní typ stopy „měl" vypadat. Zaměřuje se výhradně na geometrii tvaru a vzory hledá zcela samostatně.
Umělá inteligence prochází tisíce dinosauřích otisků podobně jako otisky prstů — seskupuje je podle skutečných podobností, nikoli podle zavedených zvyklostí badatelů.
Jak funguje DinoTracker: od fotografie k prostoru osmi dimenzí
Jádrem celého projektu je mobilní aplikace DinoTracker podpořená neuronovou sítí. Do tréninkové databáze bylo zařazeno přes 2 000 třípalcových otisků z celého světa, datovaných přibližně do období před 200 až 145 miliony let. Vědci je nejprve převedli na zjednodušené obrysy, aby umělá inteligence pracovala s čistou geometrií — bez vlivu barvy horniny nebo stop eroze.
Když uživatel vyfotí stopu nebo nahraje její nákres, systém automaticky identifikuje charakteristické body, jako jsou:
- směr a orientace jednotlivých prstů,
- délka části připomínající „patu",
- proporce mezi prsty navzájem,
- celkový obrys otisku.
Na základě těchto dat převede AI každý otisk na sadu osmi klíčových tvarových parametrů. Tím ho zařadí do takzvaného morfologického prostoru o osmi dimenzích, kde si podobné stopy leží blízko a odlišné jsou vzdálenější.
Morfologický prostor je v praxi mapa tvarů, kde má každá stopa svou přesnou adresu určenou osmi čísly.
Tento přístup eliminuje situace, kdy dva různí experti dospějí k naprosto protichůdným závěrům o tomtéž otisku. Při testech dosáhla shoda algoritmu s posudky specialistů u dobře zachovaných stop přibližně 90 procent — přičemž počítač pracuje vždy naprosto konzistentně.
Učení bez popisků: AI, která nezná jména dinosaurů
Nejzajímavějším rysem DinoTrackeru je skutečnost, že se neučil na předem označených příkladech připravených experty. Byl použit přístup zvaný učení bez dozoru. Algoritmus nedostal žádnou informaci typu „toto je stopa konkrétního druhu" nebo „toto zanechal masožravec". Viděl pouze tvary a jeho úkolem bylo samostatně najít skupiny podobných otisků.
Aby byl systém odolný vůči poškozením a deformacím, vědci vygenerovali více než 10 000 umělých stop na základě těch skutečných. Simulovali přitom různé typy degradace, například:
- rozmazání nebo částečné vymazání jednoho prstu,
- rozšíření celého otisku, jako by zvíře stálo v měkkém podloží,
- otočení stopy pod různými úhly,
- drobné deformace připomínající propadání půdy pod vahou zvířete.
Díky tomu si algoritmus poradí i s výrazně nedokonalým materiálem, který se v terénu vyskytuje nejčastěji. Místo otázky „je tohle skutečně stopa známého dinosaura?" se systém ptá jinak: „kterým dalším otiskům je tento tvar nejpodobnější?"
Stopy staré 210 milionů let připomínají ptačí tlapky
Když vědci rozmístili stopy z různých geologických období do morfologického prostoru, začaly se na výsledné mapě objevovat zajímavé kontinuity. Největší rozruch vyvolala skupina velmi starých otisků — starších než 210 milionů let — které se v analýze umělé inteligence seřadily překvapivě blízko stopám spojovaným s ptáky.
Tyto pradávné otisky sdílejí několik charakteristik, které dobře známe z chodníků v parcích, po nichž kráčejí holubi nebo racky:
- úzký třípalcový tvar s výrazně oddálenými prsty,
- proporce velmi podobné stopám moderních ptáků,
- celková geometrie nápadně odlišná od masivnějších čtyřnohých plazů.
Tento objev naznačuje, že ptačí způsob chůze a stavba nohy mají mnohem starší kořeny, než paleontologové dosud předpokládali. Umělá inteligence tak nečekaně přispěla k jedné z nejdéle diskutovaných otázek evoluční biologie — o tom, kde přesně dinosauři přestávají být dinosaury a stávají se ptáky.
