Dirbtinis intelektas atranda stebėtinus žemės biologinio masinio išnykimo modelius

Naujas tyrimas pritaikė mašininį mokymąsi iškastiniams įrašams, kad būtų galima vizualizuoti gyvenimo istoriją, parodant pagrindinių evoliucinių įvykių poveikį. Tai rodo ilgalaikius evoliucinius ir ekologinius svarbiausių išnykimo įvykių ir rūšių padarinius. Spalvos nurodo geologinius laikotarpius nuo tonos, prasidėjusios prieš milijardą metų, geltonai iki dabartinio kvartero laikotarpio, rodomos žalia spalva. Raudonos iki mėlynos spalvos perėjimas žymi Permės masinio išnykimo pabaigą, kuris yra vienas iš labiausiai trikdančių įvykių iškastiniame įraše. Autoriai: J. Hoyal Cuthillas ir N. Guttenbergas

Idėja, kad dėl masinio išnykimo gali atsirasti daugybė naujų rūšių, yra pagrindinė evoliucijos samprata, tačiau naujame tyrime, kuriame dirbtinis intelektas buvo naudojamas iškastinio kuro tyrimui, retai paaiškėja, kad tai tiesa, ir reikia dar vieno paaiškinimo.

Charleso Darwino „Landmark Opus“ Apie rūšies kilmę, baigiasi gražia jo evoliucijos teorijos santrauka: „Šiame gyvenimo žvilgsnyje yra įvairovė ir jos įvairios jėgos, kurios iš pradžių buvo pučiamos keliais pavidalais arba viena forma; ir nors ši planeta ir toliau važiavo pagal fiksuotą traukos dėsnį, nuo tokios paprastos pradžios yra begalė formų, kurios yra gražiausios ir nuostabiausios ir tobulėja. “

Tiesą sakant, mokslininkai dabar žino, kad dauguma rūšių, kurios kada nors egzistavo, išnyko. Šį rūšių išnykimą dažniausiai subalansavo tai, kad Žemės istorijoje atsirado naujų rūšių, o kai kurie svarbūs laikini disbalansai, kuriuos mokslininkai vadina masinio išnykimo įvykiais. Mokslininkai jau seniai tiki, kad masinis išnykimas sukuria produktyvius rūšių evoliucijos laikotarpius arba „radiaciją“, modelį, vadinamą „kūrybiniu sunaikinimu“. Naujas tyrimas, kurį vedė mokslininkai, susiję su Tokijo technologijos instituto Žemės ir gyvybės mokslo institutu (ELSI), naudojo mašinų mokymąsi iškastinių rūšių paplitimui tirti ir nustatė, kad spinduliavimas ir išnykimas yra retai susiję, todėl masinė išnykimas greičiausiai nesukels panašaus masto radiacijos.

Kūrybinis sunaikinimas yra pagrindinis klasikinių evoliucijos sampratų dalykas. Atrodo aišku, kad yra laikotarpių, per kuriuos staiga išnyksta daug rūšių ir staiga atsiranda daug naujų rūšių. Tačiau panašaus masto kaip masinis išnykimas spinduliavimas, kurį šis tyrimas vadina masės spinduliavimu, buvo analizuojamas kur kas mažiau nei išnykimo įvykiai.

Šiame tyrime buvo lyginamas išnykimo ir radiacijos poveikis laikotarpiu, kuriam buvo fosilijos, vadinamojo Phanerozoic Eon. Phanerosoic (iš graikų kalbos reiškia „regimas gyvenimas“) yra naujausias maždaug 550 milijardų metų žemės laikotarpis, apytiksliai 4,5 milijardo metų, ir yra svarbus paleontologams: prieš šį laikotarpį dauguma organizmų kurį sudarė mikrobai, kurie lengvai nesudarė fosilijų, todėl sunku stebėti ankstesnį evoliucijos įrašą.

Naujas tyrimas rodo, kad kūrybinis sunaikinimas nėra geras apibūdinimas, kaip rūšys atsirado ar išnyko per fanerozoiką, ir rodo, kad daugelis žymiausių evoliucinės spinduliuotės laikų įvyko tada, kai gyvybė pateko į naujas evoliucines ir ekologines arenas. pateko, pavyzdžiui, per Kambrijos sprogimą dėl gyvūnų įvairovės ir anglies plitimo miško biomas. Ar tai tiesa ankstesnius ~ 3 milijardus metų, kuriuose vyrauja mikrobai, nėra žinoma, nes užregistruotos informacijos apie tokią senovės įvairovę trūkumas neleido atlikti panašios analizės.

Paleontologai nustatė saujelę rimčiausių masinio išnykimo įvykių Phanerozoic fosilijų sąraše. Tai daugiausia apima penkis didžiausius masinius išnykimus, tokius kaip masinis išnykimas Permės gale, kai manoma, kad daugiau nei 70% rūšių išnyko. Biologai dabar pasiūlė, kad dabar galėtume pradėti „šeštąjį masinį išnykimą“, kurį, jų teigimu, daugiausia lemia žmogaus veikla, įskaitant medžioklę ir žemės naudojimo pokyčius, atsirandančius dėl žemės ūkio plėtros. Dažnas ankstesnių „Didžiojo penketo“ masinio išnykimo pavyzdys yra Kreida– Tretinis (paprastai sutrumpintas kaip „KT“, vartojant vokišką kreidos rašybą), kuris, matyt, buvo sukeltas meteorui užklupus žemę maždaug prieš 65 milijonus metų ir išnaikinus ne paukščių dinozaurus.

Mokslininkai susipažino su iškastiniu išrašu ir manė, kad įvykiai, išnykę masiškai, sukelia ypač produktyvią radiaciją. KT dinozaurų išnykimo atveju paprastai manoma, kad atsirado dykuma, galinti rekolonizuoti ir „spinduliuoti“ organizmus, tokius kaip žinduoliai, o tai leido sukurti visų rūšių naujas žinduolių rūšis, kurios galiausiai padėjo pagrindą žmonių kilimas. Kitaip tariant, jei KT „kūrybinio sunaikinimo“ įvykis nebūtų įvykęs, mes galbūt ne čia aptarinėjame šio klausimo.

Naujas tyrimas prasidėjo neoficialia diskusija ELSI „Agoroje“ – didelėje bendroje patalpoje, kurioje ELSI mokslininkai ir lankytojai dažnai pietauja ir leidžiasi į naujus pokalbius. Du šio straipsnio autoriai, evoliucijos biologė Jennifer Hoyal Cuthill (dabar Essex universiteto mokslininkė JK) ir fizikas / mašinų mokslo ekspertas Nicholas Guttenberg (dabar „Cross Labs“ mokslininkas), bendradarbiaudamas su „GoodAI“ veikia Čekijoje). kurie abu buvo ELSI podoktorantai, kai darbas prasidėjo, iškėlė klausimą, ar mašininis mokymasis galėtų būti naudojamas iškastinio kuro vaizdavimui ir supratimui.

Per vizitą ELSI, prieš pat COVID-19 pandemija pradėjo riboti tarptautines keliones, jie karštligiškai stengėsi išplėsti savo analizę, siekdami ištirti išnykimo ir radiacijos įvykių ryšį. Šios diskusijos leido jiems susieti savo naujus duomenis su esamų idėjų apie masinį išnykimą ir radiaciją apimtimi. Jie greitai nustatė, kad evoliucijos modeliai, nustatyti naudojant mašininį mokymąsi, labai skiriasi nuo tradicinių interpretacijų.

Komanda naudojo naują mašininio mokymosi taikymą, kad ištirtų laikiną rūšių pasiskirstymą Phanerozoic fosilijų tyrime ir ištirtų daugiau nei milijoną įrašų didžiulėje, sudėtinėje viešoje duomenų bazėje, kurioje yra beveik du šimtai tūkstančių rūšių.

Vyriausiasis autorius dr. Hoyal Cuthillas sakė: „Vieni iš sunkiausių gyvenimo istorijos supratimo aspektų yra milžiniškos laiko skalės ir susijusių rūšių skaičius. Naujos mašininio mokymosi programos gali padėti leidžiant mums vizualizuoti šią informaciją žmonėms suprantama forma. Tai reiškia, kad mes galime laikyti, taip sakant, pusę milijardo metų evoliuciją delnuose ir įgyti naujų įžvalgų iš to, ką matome. “

Naudodamiesi objektyviais metodais, jie nustatė, kad „didieji penki“ masinio išnykimo įvykiai, kuriuos anksčiau nustatė paleontologai, mašininio mokymosi metodais buvo išrinkti kaip vienas iš 5 proc. Reikšmingiausių pertraukimų, kai išnykimas viršijo radiaciją arba kita pusė į, taip pat septyni papildomi masiniai išnykimai, du kombinuoti masinio gesinimo radiacijos įvykiai ir penkiolika masės spindulių. Keista, kad, priešingai nei ankstesni pasakojimai, pabrėžiantys po išnykimo spinduliuotės svarbą, šis darbas parodė, kad labiausiai palyginami masės spinduliai ir išnykimai tik retai buvo susieti laiku, paneigiant priežastinio ryšio tarp jų idėją.

Bendraautorė dr. Nicholasas Guttenbergas sakė: “Ekosistema yra dinamiška; nebūtinai turite iškirpti esamą kūrinį, kad pasirodytumėte kažkas naujo”.

Komanda taip pat nustatė, kad radiacija iš tikrųjų gali sukelti didelių pokyčių esamose ekosistemose, idėją, kurią autoriai vadina „destruktyvia kūryba“. Jie nustatė, kad ekosistemą sudarančios rūšys vidutiniškai išnyko per Phanerozoic Eon praėjus beveik 19 milijonų metų. Bet kai vyksta masinis išnykimas ar spinduliavimas, ši apyvarta yra daug didesnė.

Tai suteikia naują požiūrį į tai, kaip vyksta šiuolaikinis „šeštasis išnykimas“. Kvartero laikotarpiu, kuris prasidėjo prieš 2,5 milijono metų, pasikartojo klimato permainos, įskaitant dramatiškus ledo pokyčius, kai didelių platumų Žemėje vietos buvo padengtos ledu. Tai reiškia, kad dabartinis „šeštasis išnykimas“ ardo biologinę įvairovę, kuri jau buvo sutrikdyta, ir autoriai teigia, kad praeis mažiausiai 8 milijonai metų, kol grįšime prie ilgalaikio 19 milijonų metų vidurkio. Dr. Hoyal Cuthillas pažymi, kad „kiekvienas iš mūsų laikrodžio išnykimas ištrina iki šiol milijonus metų egzistavusią rūšį, todėl įprastam„ naujos rūšies kilmės “procesui sunku pakeisti tai, kas prarasta. “

Nuoroda: Jennifer F. Hoyal Cuthill, Nicholas Guttenberg ir Graham E. Budd, „Specifikacijos ir išnykimo poveikis, matuojamas evoliucinio irimo laikrodžio“, 2020 m. Gruodžio 9 d., Žemė.
DOI: 10.1038 / s41586-020-3003-4

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujos biologiškai įkvėptų, šviesą sugeriančių nanomedžiagų klasės sintezė

POSS-peptoido molekulės savaime susirenka į romboidinius nanokristalus. Paskola Stephanie King iliustracija Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija Gamtos įkvėpti Ramiojo vandenyno šiaurės...

Omega-3 derinimas su liaudies papildais gali pakenkti širdžiai

Gydytojai dažnai rekomenduoja omega-3, kurie padeda pacientams sumažinti cholesterolio kiekį ir pagerinti širdies sveikatą. Šie omega-3 gali būti iš riebių žuvų, tokių kaip...

Paviršių poveikis ploniems atominiams puslaidininkiams

Naudodami ultravioletinius spindulius, tyrėjai ištyrė 2-D puslaidininkių (violetinių) elektronines charakteristikas, nes duomenų žemėlapyje padidėja substrato sluoksnių (žalių) skaičius. Raudonas apskritimas žymi elektronines savybes, kurios...

Norėdami pagreitinti atradimą, didelio matmens infraraudonųjų spindulių mikroskopija išeina iš tinklelio

Plytelių rašto, naudojamo skenuoti C. elegans apvalųjį kirminą, pavyzdys. Netinklinis modelis suteikia atrankos algoritmui didesnį lankstumą greitai panaudojant dominančias sritis. Autoriai: Elizabeth...

Neįprastai vykdant pandemiją ir branduolinę gynybą galima apsaugoti žmones nuo nelaimių

Paleiskite „SM-3 Block IB“ perėmėją iš raketinio kreiserio „USS Lake Erie“ (CG 70). Kreditas: JAV karinis jūrų laivynas Gyvenimas Žemėje gali smarkiai ir greitai...

Newsletter

Subscribe to stay updated.