Fra utydelige aftryk til konkrete data
Mens forskere tidligere bøjede sig over klippeflader med lup og målebånd, arbejder de i dag med datasæt og neurale netværk. Et internationalt forskerhold bruger kunstig intelligens til at analysere dinosaurspor – og opdager derved slående ligheder med fødderne på nutidens fugle.
Dinosaurspor ser ofte imponerende ud på fotografier, men i virkeligheden er de som regel beskadigede, nedslidte eller forvrænget af mudder og tid. Præcis den utydelighed gør det vanskeligt at tilskrive dem en bestemt art eller gruppe. Alligevel fortæller disse aftryk meget om, hvordan dyrene bevægede sig, hvor hurtigt de gik, og hvordan deres kroppe var bygget.
Teknologien bag systemet
Forskere fra Universitetet i Tübingen, sammen med kolleger fra Manchester og Berlin, har udviklet et AI-system, der ikke lader sig skræmme af ufuldstændige fossiler. Teknologien er indbygget i en mobilapp kaldet DinoTracker, som både videnskabsfolk og amatører kan bruge til at registrere og analysere spor.
AI'en ser ikke på navne eller etiketter – det er udelukkende aftrykkets geometri, der afgør, hvilken gruppe et spor placeres i.
Kernen i systemet er et såkaldt konvolutionelt neuralt netværk – samme type algoritme, der bruges til ansigtsgenkendelse og selvkørende biler. Forskerne trænede det på over 2.000 digitale silhuetter af tre-tåede spor fra Jura- og Kridttiden, omtrent 200 til 145 millioner år gamle.
Sådan 'læser' AI'en et dinosaurspor
Alle spor blev først omdannet til præcise konturer, så detaljer som farve og tekstur ikke spiller nogen rolle. Derefter beregner algoritmen automatisk en række kendetegn for hvert spor:
- Vinklen mellem tæerne
- Længden af midtertåen i forhold til de øvrige
- Hælzonens form og udstrækning
- Aftrykkets symmetri i forhold til en tænkt midterlinje
På baggrund af disse kendetegn placerer AI'en hvert spor i et morfologisk 'landskab' med otte dimensioner. Det er et matematisk rum, hvor aftryk, der ligner hinanden, havner tæt på hinanden, mens markant forskellige spor ligger langt fra hinanden.
For at gøre softwaren mere robust over for beskadigede fossiler kunstigt udvidede forskerne det originale datasæt til over 10.000 varianter af eksisterende spor – med små forvrængninger, der efterligner, hvad der kan ske i våt ler eller på en klippeflade: en lidt bredere tå, en skæv afsæt, en halvt udvisket hæl.
Tests viser, at AI'en ved velbevarede spor i omtrent 90 procent af tilfældene tildeler samme gruppe som menneskelige eksperter. Ved tvivlstilfælde forklarer systemet tydeligt, hvilken retning formen peger i – uden at binde sig til et artsspecifikt navn.
Mønsteret bestemmer – ikke mennesket
Det, der gør systemet bemærkelsesværdigt, er den måde, det lærer på. Mange tidligere AI-projekter inden for palæontologi bruger mærkede data, hvor en ekspert på forhånd har angivet, hvilken dinosaurart hvert spor muligvis stammer fra. Algoritmen lærer derefter at efterligne disse etiketter.
Med DinoTracker sker det modsatte. Softwaren ser kun formerne – ingen navne, ingen kategorier. Algoritmen søger selv efter mønstre og grupperinger. Det forhindrer, at fejl eller uenigheder mellem eksperter automatisk bliver indlejret i maskinen.
Ved at fjerne etiketterne opstår der en slags second opinion, der ikke påvirkes af etablerede antagelser om, hvilke dinosaurer der skulle have gået hvor.
Forskerne kan efterfølgende stadig undersøge, hvilken gruppe der sandsynligvis svarer til hvilke dyr – men det trin er adskilt fra selve formgenkendelsen. Det giver til tider overraskende sammenhænge, for eksempel mellem spor fra vidt forskellige tidsperioder, der aldrig tidligere er blevet koblet sammen.
Gamle spor, moderne fugletæer
Det mest iøjnefaldende resultat stammer fra en serie ekstremt gamle spor, ældre end 210 millioner år. I AI'ens morfologiske landskab havner de i samme 'nabolag' som aftryk, der minder stærkt om fugletæer: smalle, tre tæer fremad, lille spredning og tydelig symmetri.
I lang tid gik mange forskere ud fra, at sådanne fuglelignende fødder først dukkede op meget senere – groft sagt i sen Jura, da de første urfugle begyndte at vise sig. AI-analysen tvinger nu til at overveje to muligheder:
| Scenarie | Betydning |
|---|---|
| Tidligere oprindelse af fugle | Forfædre med fuglelignende fødder gik muligvis allerede rundt i Trias-perioden – langt tidligere end hidtil antaget. |
| Parallel udvikling | Visse kødædende dinosaurer udviklede uafhængigt en fodform, der ligner moderne fugles stærkt. |
I begge tilfælde peger dataene på et kontinuerligt forløb: bestemte fodformer dukker op igen og igen gennem millioner af år og bevæger sig gradvist i retning af det profil, vi i dag kender fra høns, hejrer og rovfugle.
AI'en siger ikke, hvilken art der har sat sporet. Systemet ordner kun formerne på en konsekvent måde. Palæontologer kan derefter bruge denne ordning til at teste hypoteser om evolution: stemmer et tidligere foreslået stamtræ overens med sporenes fordeling, eller peger mønsteret på en anden udviklingsrute?
Fra klippevæg til smartphone
Forskerne begrænser sig ikke til akademiske datasæt. Med DinoTracker-appen ønsker de at inddrage tusindvis af ekstra øjne: fossilsamlere, amatørgeologer, turister der passerer en kystklint eller besøger et udtørret flodbæd.
Den, der støder på et muligt dinosaurspor, kan uploade et foto eller en skitse. AI'en sammenligner straks formen med den eksisterende database og viser, hvor aftrykket placerer sig i det morfologiske landskab. Brugerne får ikke blot en 'ligner'-score, men også et visuelt billede af, hvor usædvanligt eller gennemsnitligt deres fund egentlig er.
Appen forvandler enkeltstående fund til brugbare datapunkter: hvert spor – selv et utydelig et – kan være et puslespilsbrik i et større mønster.
Udvalgte indsendte fund ender efter kontrol i hovedsamlingen. Dermed vokser datasættet løbende – også fra regioner, hvor der næsten ikke arbejder specialiserede ichnologer, altså eksperter i fossile spor. AI'en drager fordel af den vækst: jo mere variation den ser, desto finere bliver skelnen mellem de enkelte grupper.
Hvad denne gennembrud betyder for palæontologien
Hurtigere analyser og færre faglige diskussioner
Palæontologi er et fag, der i høj grad handler om fortolkning: to forskere kan se på det samme spor og nå frem til forskellige konklusioner. Den nye metode tilbyder et objektivt referencepunkt. Når flere spor fra forskellige lande havner i præcis samme morfologiske klynge, bliver det vanskeligere at behandle dem som fuldstændig forskellige typer.
Tilgangen hjælper også ved tvivlsomme fund i museumssamlinger. Gamle fund med uklare etiketter eller ufuldstændig dokumentation kan køres igennem AI'en på ny. Resultatet siger ikke automatisk, hvilken art det drejer sig om, men viser, hvilke former de ligner, og om tidligere klassificeringer giver mening.
Mod en digital atlas over dinosaurspor
Forskerne tænker videre end blot fodaftryk. Det grundlæggende princip – ren formgenkendelse uden etiketter – kan bruges til alle mulige slags fossile rester. Eksempler inkluderer:
- Bladaftryk, der giver information om tidligere klimaer
- Gange og krybespor fra hvirvelløse dyr
- Fragmentariske knogler, der er for små til klassisk analyse
Hvis disse data ordnes på tilsvarende vis, opstår der med tiden en digital atlas over fossile former. Forskerne vil dermed langt hurtigere kunne se, hvilke strukturer der gentager sig gennem tid og rum, hvor nye former pludselig opstår, og hvor udviklingslinjer tilsyneladende bryder af.
Hvad er dinosaurspor egentlig?
Dinosaurspor hører til kategorien ichnofossiler: spor efter adfærd frem for rester af selve kroppen. Det drejer sig om aftryk i mudder eller sand, der siden er hærdet til sten. Ud fra en række spor kan man udlede bevægelsesretning, skridtlængde og til tider endda ganghastighed.
Ved at kombinere flere sporforløb rekonstruerer forskerne for eksempel hjorde, der trak langs en bred, jagtscenarier med rovdyr og byttedyr, eller yngleområder med mange unge dyr. Den nye AI-metode styrker den slags analyser ved at koble spor på formniveau til beslægtede fodtyper andre steder i verden.
For amatører, der selv vil ud og lede: ikke ethvert mærke i sten er et dinosaurspor. Tørkningsrevner, rodgange og erosionsmønstre kan se overraskende troværdige ud. Har man fundet noget mistænkeligt, kan en app som DinoTracker bruges til et hurtigt første tjek – hvorefter eksperter kan vurdere, om stedet fortjener nærmere undersøgelse.
Udviklingen af denne type AI-værktøjer viser, hvor hurtigt palæontologien digitaliseres. Klassisk feltarbejde er stadig uundværligt, men får nu et digitalt forlængstykke, der synliggør mønstre, som er for subtile eller for spredte til det menneskelige øje. Netop ved noget så flygtigt som et fodaftryk – der opstår i ét skridt og genfindes med besvær millioner af år senere – gør det en stor forskel.
