Et nyt AI-værktøj ser dinosaurspor på en helt anden måde end det menneskelige øje
En algoritme udviklet af et tysk-britisk forskerhold sammenligner tusindvis af forstenet fodspor og drager overraskende konklusioner. Resultaterne kan flytte tidsskalaen for fuglenes evolution og grundlæggende ændre, hvordan palæontologer arbejder verden over.
Kunstig intelligens undersøger spor fra for 200 millioner år siden
Dinosaurspor er beskedne fordybninger i sten, som tid, erosion og jordbevægelser har haft rig lejlighed til at deformere. For forskere udgør de alligevel en slags sort boks med oplysninger om skridt, gangtempo og til tider endda dyrets adfærd. Problemet er bare, at sådanne aftryk sjældent bevares perfekt, og det at tilskrive dem en bestemt dinosaurgruppe minder ofte om gætteri.
Netop dette udfordrede et hold fra Universitetet i Tübingen i samarbejde med Universitetet i Manchester og berlinske Museum für Naturkunde. Forskerne udviklede et AI-system, der selvstændigt analyserer fodaftryk og grupperer dem efter form — uden menneskelige antydninger om, hvem der kan have efterladt dem.
Den nye algoritme ser udelukkende på sporets geometri. Den er ligeglad med artsnavnet — kun hvordan dyrets fod faktisk så ud, har betydning.
DinoTracker-appen — palæontologi i lommen
Kernen i projektet er appen DinoTracker, som er baseret på et neuralt netværk specialiseret i formgenkendelse. Forskerne "fodrede" den med over 2.000 trefingrede fodaftryk fra hele verden, primært fra perioden for cirka 200 til 145 millioner år siden. Hvert spor blev standardiseret — reduceret til en kontur, drejet og skaleret, så algoritmen kan sammenligne dem som tegninger i samme format.
Brugeren skal tage et foto af et spor eller tegne dets omrids. Derefter analyserer AI'en flere centrale egenskaber:
- tre fingers placering og udspredningsvinkel,
- proportionerne mellem fingerlængder og "hæl",
- sporets symmetri i forhold til midterfingerens akse,
- den generelle slanke eller massive karakter af aftrykket.
På dette grundlag beregner systemet lighed med spor i databasen og placerer derefter det nye aftryk i et ottedimensionalt formrum — et slags kort over dinosaurers fodmorfologi.
Et sådant "formkort" gør det muligt at behandle hvert spor som et punkt i en sky af data. Spor fra dyr med meget ens fodanatomi havner tæt på hinanden — selv hvis de stammer fra forskellige kontinenter og tidsperioder.
Uden etiketter, uden forslag, færre fejl
I stedet for klassisk overvåget læring, hvor en ekspert først beskriver dataene, anvendte man her ikke-overvåget læring. Algoritmen modtager ingen oplysning om, at "dette er et spor fra den eller den dinosaur". Den søger selv efter naturlige grupper af lignende former.
For at gøre systemet robust over for beskadigede eller ufuldstændige spor genererede forskerne over 10.000 kunstige sporvarianter. De simulerede blandt andet forvrængninger fra blødt underlag, delvist udvisket fingerstruktur, sløret kontur og let rotation af foden under skridt. Det lærte i praksis AI'en at håndtere "grimme" eksemplarer — præcis dem palæontologer finder oftest.
Under test sammenlignede man algoritmens afgørelser med ekspertudtalelser fra specialister i fossile spor. For velbevarede aftryk nåede overensstemmelsen op på cirka 90 procent, og systemet anvendte den samme vurderingsmetode uanset, hvor prøven stammede fra, eller hvem der havde indsendt den.
Fuglelignende skridt hos dinosaurer for 210 millioner år siden
De mest interessante konklusioner opstod, da forskerne undersøgte, hvor de ældste kendte dinosaurspor havner i formrummet. En del aftryk dateret til over 210 millioner år siden landede i et område, der hidtil mest var forbundet med moderne fugle frem for massive theropoder fra filmene.
Disse aftryk deler tre træk, som forbindes med fuglenes måde at gå på:
- en slank, udstrakt form af tre fingre placeret næsten i én linje,
- stor symmetri i sporet i forhold til midterfingerens akse,
- lille fingerafstand, der antyder en relativt smal gang.
Det er i skarp kontrast til den simple forestilling om, at fugle "dukker op" meget senere, i sen jura. Analysens resultater åbner for to muligheder: enten forgrente den evolutionære linje mod fugle sig tidligere end antaget, eller også havde en del af de tidlige kødædende triasdinosaurer forbløffende fuglelignende fødder — selv om resten af kroppen stadig kunne se ganske "klassisk dinosauragtig" ud.
Fra AI'ens perspektiv er det eneste afgørende, at spor fra dybt inde i trias og aftryk fra nutidens fugle på mange måder "tegner sig" meget ens.
Forskerne påpeger, at algoritmen ikke tildeler spor til bestemte arter — den sammenstiller kun former. Derved mindskes risikoen for overfortolkning. I stedet for med magt at tilpasse hvert aftryk til en kendt dinosaur kan man acceptere, at visse fodsåletyper og gangformer opstod uafhængigt i forskellige udviklingslinjer.
Kontinuitet i former fra dinosaur til spurv
Sammenligningen af spor fra forskellige geologiske perioder afslørede desuden noget i retning af et "sammenhængende bånd" af beslægtede former. Der er intet skarpt spring mellem de tidlige theropoder og fugle — snarere en gradvis bevægelse af formerne i retning af den typiske fuglefod.
Det giver næring til diskussionen om, hvor hurtigt ændringer knyttet til kropsophævning, forlængelse af baglemmer og forskydning af tyngdepunktet fandt sted. Sporene antyder, at visse elementer af "fugle"-biomekanik blev afprøvet i evolutionens laboratorium længe før de egentlige fugle med fjer og flyvedygtige vinger dukkede op.
Enhver turist kan bidrage til dinosaurforskningen
DinoTracker blev ikke skabt udelukkende til brug i laboratorier. Skaberne ønsker, at guider, geologientusiaster og endda turister, der besøger steder med fodaftryk, skal bruge appen. Det kræver blot et foto, korrekt markering af sporets orientering og afsendelse af filen.
Systemet gengælder med to former for information: det viser den procentvise lighed med referencespor i databasen samt det nye aftrykkets placering på formkortet. Det giver brugeren en fornemmelse af, om vedkommende kigger på noget usædvanligt eller snarere et ret standardiseret spor fra et tobenede rovdyr.
Hundredvis af lokale indberetninger fra forskellige lande kan i sidste ende opbygge en af de største databaser over dinosaurspor, der nogensinde er samlet.
| Appens funktion | Fordel for forskningen |
|---|---|
| Automatisk formanalyse af sporet | Ensartet metode til sammenligning af prøver fra forskellige regioner |
| Mulighed for brugere til at indberette spor | Hurtigere udvidelse af databasen uden feltekspeditioner fra hvert forskerhold |
| Vurdering af aftrykkets kvalitet og usædvanlige karakter | Vejledning i, hvilke fund der er værd at undersøge på stedet personligt |
| Algoritmens læring fra nye prøver | Stadig bedre skelnen mellem subtile forskelle i spor |
Denne arbejdsmodel løser delvist problemet med manglen på specialister i fossile spor i mange lande. Lokale entusiaster kan indsamle foreløbigt materiale, og algoritmen skaber en grundlæggende struktur i det. Eksperterne kan derefter koncentrere sig om de mest interessante tilfælde.
Hvad kan AI ellers "se" i fossiler
Skaberne af DinoTracker agter ikke at nøjes med dinosaurspor. Den samme formanalysemekanisme kan anvendes på andre typer spor og rester — fra bladaftryk fra millioner af år siden til labyrintiske gange gnaget i mudder af urhvirveldyr. Der er også planer om at bruge algoritmen til foreløbig sortering af knoglefragmenter, der er svære at henføre til et bestemt skeletelelement.
Idéen er enkel: i stedet for at betragte hvert eksemplar individuelt får palæontologen et interaktivt lighedskortet i hånden. Det viser, hvor usædvanlige formgrupperinger dukker op, i hvilke epoker bestemte fodsåletyper, blade eller panserformer tiltager eller aftager. Det muliggør til gengæld mere præcise spørgsmål om klimaændringer, dyremigration eller udsletningstempo.
Hvorfor spor sommetider siger mere end knogler
For mange mennesker er dinosaurer frem for alt kranier og skeletter i museer. Men spor bevarer noget, der ofte mangler i knogler: information om bevægelse. Fra én række aftryk kan en palæontolog aflæse ganghastighed, skridtlængde, fodplacering og til tider endda om dyret løb, drejede, standsede eller gik i flok.
En AI, der analyserer tusindvis af sådanne spor på én gang, kan opdage mønstre, der er usynlige ved den traditionelle tilgang, hvor en forsker arbejder på få lokale udgravningssteder. At sammenstille spor fra forskellige kontinenter gør det for eksempel muligt at undersøge, om lignende gångsæt opstod uafhængigt i fjerne populationer — eller om de spredte sig fra én region med dyrenes migration.
Kunstig intelligens bevæger sig i stigende grad ind på områder, der i årevis blev betragtet som fuldstændig "analoge" og stærkt afhængige af forskerens individuelle intuition. Inden for palæontologien erstatter den ikke mennesket, men fungerer som lup og regnemaskine i ét — den hjælper med at ordne data og stille mere præcise spørgsmål om vores planets fortid.
