Nástroj, který čte prehistorické stopy jako forenzní laboratoř
Vědci z Německa a Velké Británie vyvinuli systém schopný analyzovat otisk dinosauřího drápu se stejnou přesností, s jakou algoritmy rozeznávají lidské tváře v mobilních telefonech. A výsledek? V mnoha pradávných stopách počítač vidí něco překvapivě povědomého: nohy dnešních ptáků.
Paleontologie jinak — bez kostí, ale se stopami
Tradiční paleontologie si většina lidí představuje jako zdlouhavé odkopávání koster. Jenže nesmírné množství informací o vyhynulých plazech se skrývá v něčem mnohem pomíjivějším — otiscích tlapek v dávném bahně, dnes zkamenělých v hornině. Tyto stopy jsou často poškozené, deformované a rozežrané časem i povětrností. I pro zkušené odborníky bývalo jejich rozluštění skutečnou výzvou.
Tým z Univerzity v Tübingenu ve spolupráci s vědci z Manchesteru a berlínského Muzea přírodní historie se rozhodl tento problém svěřit umělé inteligenci. Vytvořili algoritmus, který nepotřebuje lidské vodítko v podobě toho, jak by konkrétní typ stopy „měl" vypadat. Systém se dívá výhradně na tvar a sám hledá vzory.
AI analyzuje tisíce dinosauřích otisků jako daktyloskopické vzory — třídí je podle skutečných podobností, nikoli podle zvyklostí badatelů.
Jak funguje DinoTracker: od fotografie do prostoru osmi dimenzí
Srdcem celého projektu je mobilní aplikace DinoTracker podpořená neuronovou sítí. Trénovací databáze obsahuje přes 2 000 trojprstých otisků z celého světa, datovaných do období zhruba před 200 až 145 miliony let. Vědci je nejprve převedli na zjednodušené obrysy, aby AI vnímala čistou geometrii — bez barvy horniny nebo stop eroze.
Když uživatel vyfotí stopu nebo nahraje její skicu, systém automaticky vyhledá charakteristické body, jako jsou:
- směr a úhel postavení prstů,
- délka části připomínající „patu",
- proporce mezi jednotlivými prsty,
- celkový obrys otisku.
Na základě těchto údajů přepočítá AI každý otisk na sadu osmi klíčových parametrů tvaru. Tím ho zařadí do tzv. morfologického prostoru o osmi dimenzích, kde si podobné stopy sedí blízko sebe a odlišné jsou od sebe vzdáleny.
Morfologický prostor je v praxi mapa tvarů, kde každá stopa má svoji adresu určenou osmi čísly.
Tento přístup eliminuje situace, kdy dva experti dojdou k naprosto odlišným závěrům při pohledu na tentýž otisk. V testech dosáhla shoda algoritmu s názory specialistů u dobře zachovaných stop přibližně 90 procent — přičemž počítač pracuje vždy naprosto konzistentně.
Učení bez nálepek: AI, která nezná jména dinosaurů
Nejpozoruhodnější vlastností DinoTrackeru je způsob jeho výcviku. Systém se neučil na hotových příkladech označených experty. Použita byla metoda 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 najít skupiny podobných otisků.
Aby byl systém odolný vůči poškození a deformacím, vědci vygenerovali přes 10 000 umělých stop odvozených od těch skutečných. Simulovali mimo jiné:
- rozmazání nebo částečné setření jednoho z prstů,
- rozšíření celého otisku, jako by byl vytvořen v mokrém podloží,
- otočení stopy pod různými úhly,
- drobné deformace připomínající propadání půdy pod tíhou zvířete.
Díky tomu si algoritmus poradí i s výrazně neperfektním materiálem, který se v terénu nachází nejčastěji. Místo otázky „je to skutečně stopa známého dinosaura?" se systém ptá jinak: „Kterým dalším stopám je tento tvar nejvíce podobný?"
Stopy staré 210 milionů let připomínají nohy dnešních ptáků
Když vědci umístili do morfologického prostoru otisky z různých geologických období, začaly se na mapě objevovat zajímavé kontinuity. Největší pozornost vzbudila skupina velmi starých stop — starších než 210 milionů let — které se v analýze AI seřadily překvapivě blízko otiskům spojovaným s ptáky.
Tyto pradávné stopy sdílejí několik rysů, které dobře známe z chodníků v parcích, po nichž se prochází holubi nebo racky:
- úzký, trojprstý tvar celého otisku,
- charakteristické proporce prstů odpovídající ptačí anatomii,
- celková morfologie nápadně odlišná od masivnějších plazích stop stejného věku.
Tento objev naznačuje, že ptačí způsob chůze má kořeny hluboko v triasu — tedy mnohem dříve, než dosud vědci předpokládali. Umělá inteligence tak pomáhá překreslit evoluční mapu způsobem, který by tradiční metody jen těžko odhalily.
