Nástroj, který mění způsob čtení prehistorických stop
Vědci z Německa a Velké Británie vyvinuli systém schopný analyzovat otisk dinosauřího drápu s takovou přesností, jakou známe z algoritmů rozpoznávání obličejů v mobilních telefonech. A výsledek? Počítač v mnoha prastarých stopách spatřuje něco překvapivě povědomého: nohy dnešních ptáků.
AI, která místo kostí zkoumá otisky tlap
Tradiční paleontologie je v představách většiny lidí spojená s pracným odkopáváním koster. Jenže nesmírné množství informací o vyhynulých plazech se skrývá v něčem daleko pomíjivějším — v otiscích tlap zanechaných v dávném bahně, dnes zkamenělých v hornině. Tyto stopy jsou často poškozené, zdeformované a zničené zuby času i počasí. Jejich interpretace dávala zabrat i zkušeným odborníkům.
Tým z Univerzity v Tübingenu ve spolupráci s vědci z Manchesteru a berlínského Museum für Naturkunde se rozhodl tento problém svěřit umělé inteligenci. Výsledný algoritmus nepotřebuje žádné lidské vodítko o tom, jak by konkrétní typ stopy „měl" vypadat. Sleduje výhradně tvar a sám hledá opakující se vzory.
AI analyzuje tisíce dinosauřích otisků jako daktyloskopické vzory a seskupuje je podle skutečných podobností — nikoli podle zavedených zvyklostí výzkumníků.
Jak funguje DinoTracker: od fotografie k prostoru osmi dimenzí
Jádrem celého projektu je mobilní aplikace DinoTracker podpořená neuronovou sítí. Do tréninkové databáze bylo zařazeno více než dva tisíce třípalcových otisků z celého světa, datovaných přibližně do období před 200 až 145 miliony let. Vědci je nejprve převedli na zjednodušené obrysy, aby AI pracovala s čistou geometrií — bez vlivu barvy horniny nebo stop eroze.
Když uživatel vyfotografuje stopu nebo nahraje její náčrt, systém automaticky rozpozná charakteristické body, například:
- směr natočení prstů,
- délku části připomínající „patu",
- proporce mezi jednotlivými prsty,
- celkový obrys otisku.
Na základě těchto parametrů převede AI každý otisk na sadu osmi klíčových tvarových hodnot. Každá stopa tak dostane svůj „tvarový adres" v tzv. morfologickém prostoru o osmi dimenzích — podobné otisky leží blízko sebe, odlišné dál.
Morfologický prostor je v praxi mapa tvarů, kde každá stopa zaujímá přesnou polohu určenou osmi čísly.
Tento přístup eliminuje situace, kdy dva experti dospějí k naprosto odlišným závěrům při pohledu na tentýž otisk. V testech dosáhla shoda algoritmu s názory odborníků u dobře zachovaných stop přibližně 90 procent — přičemž počítač pracuje vždy konzistentně a bez výkyvů.
Učení bez štítků: AI, která nezná jména dinosaurů
Nejzajímavější vlastností DinoTrackeru je to, že se neučil na předem označených příkladech připravených experty. Byl použit přístup tzv. neřízeného učení. Algoritmus nedostal žádnou informaci ve stylu „toto je stopa konkrétního druhu" nebo „toto zanechal masožravec". Viděl pouze tvary a měl za úkol sám nalézt skupiny podobných otisků.
Aby byl systém odolný vůči poškozením a deformacím, vygenerovali vědci na základě reálných vzorů přes deset tisíc umělých stop. Simulovali přitom například:
- rozmazání nebo částečné setření jednoho z prstů,
- rozšíření celého otisku, jako by vznikl ve vlhkém podloží,
- natočení stopy pod různými úhly,
- drobné deformace napodobující propad půdy pod tíhou zvířete.
Díky tomu si algoritmus poradí i s velmi nekvalitním materiálem, který terénní výzkum nejčastěji přináší. Místo otázky „je toto skutečně stopa známého dinosaura?" si systém klade spíše jinou: „kterým dalším stopám se tento tvar nejvíce podobá?"
Stopy staré 210 milionů let připomínají nohy dnešních ptáků
Když vědci vložili do morfologického prostoru otisky z různých geologických období, začaly se na výsledné mapě objevovat zajímavé návaznosti. Největší pozornost vzbudila skupina velmi starých stop — starších než 210 milionů let — které se v analýze AI seřadily překvapivě blízko k otiskům spojovaným s ptáky.
Tyto dávné stopy sdílí několik rysů, které dobře známe z chodníků parků, po nichž procházejí holubi nebo racci. Jde o úzký, třípalcový tvar s proporcemi, jež moderní ornitologie považuje za typicky ptačí. Tento objev posouvá pohled na evoluci dinosaurů a jejich příbuznost s dnešními ptáky do zcela nové perspektivy.
Co to znamená pro paleontologii?
Dosavadní metody klasifikace dinosauřích stop se do značné míry opíraly o subjektivní úsudek specialistů. DinoTracker nabízí první skutečně standardizovaný a opakovatelný způsob analýzy, který může využít i neprofesionál v terénu s pouhým chytrým telefonem v ruce. Výsledky přitom jsou srovnatelné s expertním posudkem.
Kromě toho systém otevírá dveře k novému pohledu na evoluční linie. Pokud AI bez jakýchkoliv předsudků řadí pravěké stopy blízko těch ptačích, je to silný geometrický argument pro těsnou příbuznost obou skupin — argument podložený tisíci datových bodů, nikoli jediným nálezem.
