Nástroj, který analyzuje otisky dinosauřích drápů stejně přesně jako algoritmy rozpoznávající tváře
Vědci z Německa a Velké Británie vytvořili systém schopný zkoumat otisk dinosauřího drápu s překvapivou konzistencí — podobně jako funguje rozpoznávání obličejů v moderních chytrých telefonech. A výsledek? V mnoha prastarých stopách počítač rozpoznává něco velmi důvěrně známého: nohy dnešních ptáků.
Umělá inteligence, která místo kostí zkoumá otisky tlapek
Tradiční paleontologie se většinou pojí s pracným odkopáváním koster. Jenže obrovské množství informací o vyhynulých plazech se skrývá v něčem daleko pomíjivějším — otiscích tlapek v dávném bahně, dnes zkamenělých v hornině. Tyto stopy jsou často poškozené, deformované, poznamenané časem a povětrnostními vlivy. I zkušení odborníci je interpretovali jen obtížně.
Tým z Univerzity v Tübingenu ve spolupráci s vědci z Manchesteru a berlínského Museum für Naturkunde se rozhodl svěřit tento problém umělé inteligenci. Vyvinuli algoritmus, který nepotřebuje lidské vodítko v tom, jak by konkrétní typ stopy „měl" vypadat. Sleduje výhradně tvar a samostatně hledá vzorce.
Umělá inteligence analyzuje tisíce dinosauřích otisků jako otisky prstů — seskupuje je podle skutečných podobností, nikoli podle zvyklostí výzkumníků.
Jak funguje DinoTracker: od fotografie k prostoru osmi dimenzí
Jádrem projektu je mobilní aplikace DinoTracker podpořená neuronovou sítí. Do tréninkové databáze bylo zařazeno více než 2 000 tříprstých otisků z celého světa, datovaných přibližně od 200 do 145 milionů let. Vědci je nejprve převedli na zjednodušené obrysy, aby umělá inteligence vnímala čistou geometrii — bez barvy horniny či stop eroze.
Když uživatel vyfotí stopu nebo nahraje její skicu, systém automaticky identifikuje charakteristické body, jako jsou:
- směr orientace prstů,
- délka části připomínající „patu",
- proporce mezi jednotlivými prsty,
- celkový obrys stopy.
Na základě těchto údajů umělá inteligence převede každý otisk na sadu osmi klíčových tvarových parametrů. Tím ho umístí do takzvaného 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 svou vlastní adresu určenou osmi čísly.
Tento přístup k analýze zabraňuje situacím, kdy dva různí experti dospějí k naprosto odlišným závěrům při zkoumání téhož otisku. V testech dosáhla shoda algoritmu s názory odborníků u dobře zachovaných stop přibližně 90 procent — přičemž počítač pracuje vždy naprosto stejně a konzistentně.
Učení bez štítků: umělá inteligence, která nezná jména dinosaurů
Nejpozoruhodnější na DinoTrackeru je skutečnost, že se neučil na předem označených příkladech připravených experty. Byl použit přístup zvaný učení bez dohledu. Algoritmus tedy nedostal žádnou informaci typu „toto je stopa konkrétního druhu" nebo „toto je otisk masožravce". Místo toho viděl pouze tvary a jeho úkolem bylo samostatně najít skupiny podobných otisků.
Aby byl systém odolnější vůči poškození a deformacím, vědci vygenerovali více než 10 000 umělých stop na základě těch skutečných. Simulovali mimo jiné:
- rozmazání nebo částečné setření jednoho z prstů,
- rozšíření celého otisku, jako by vznikl ve vlhkém podkladu,
- otočení stopy v různých úhlech,
- drobné deformace napodobující propadání půdy pod tíhou 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?" si klade spíše: „Kterým jiným stopám se tento tvar nejvíce podobá?"
Stopy staré 210 milionů let připomínají nohy dnešních ptáků
Když vědci umístili stopy z různých období do morfologického prostoru, začaly se na mapě objevovat zajímavé kontinuity. Největší rozruch způsobila skupina velmi starých otisků — starších než 210 milionů let — které se v analýze umělé inteligence seřadily překvapivě blízko stop spojovaných s ptáky.
Tyto dávné otisky sdílejí několik rysů, které důvěrně známe z chodníků v parcích, kde se procházejí holubi nebo racci:
- úzký, tříprstý tvar,
- charakteristické proporce mezi délkou a šířkou stopy,
- podobné rozmístění prstů v prostoru.
Tato zjištění poskytují nové důkazy o tom, jak hluboko do pravěku sahají evoluční vazby mezi dinosaury a dnešními ptáky. Umělá inteligence tak nepomáhá jen třídit fosilní záznamy — otevírá zcela nové pohledy na evoluci života na Zemi.
