A causa delle lacune nella documentazione fossile, i paleontologi hanno avuto difficoltà a tracciare un quadro accurato dell'estensione della biodiversità nel passato e a comprenderne l'evoluzione nel tempo. Uno studio condotto da Rebecca Cooper, membro del SIB, e dal responsabile del gruppo Daniele Silvestro dell'Università di Friburgo mostra come l'intelligenza artificiale possa facilitare il loro compito.
Gli scienziati stimano che attualmente esistano oltre 8 milioni di specie vegetali e animali. Per comprendere questa incredibile profusione e varietà, i paleontologi devono ricostruire nel modo più accurato possibile i processi, comprese le estinzioni di massa, che hanno influenzato la biodiversità globale nel corso del tempo. A tal fine, i ricercatori attingono ai reperti fossili, che purtroppo rappresentano solo un campione ridotto e spesso incompleto delle specie che hanno mai vissuto sul nostro pianeta. Infatti, solo una frazione estremamente piccola di piante e animali, tra lo 0,01 e lo 0,1% degli organismi, sembra aver mai formato fossili.
L'intelligenza artificiale in soccorso
La dottoranda Rebecca Cooper, membro del SIB e autrice principale dello studio, e il professor Daniele Silvestro, responsabile del gruppo di Paleobiologia Evolutiva Computazionale del SIB, insieme al dottor Joseph Flannery-Sutherland dell'Università di Birmingham, hanno dimostrato che è comunque possibile valutare questa varietà nel tempo, anche a partire da una documentazione fossile frammentaria, sfruttando la potenza dell'intelligenza artificiale. Pubblicato di recente su Nature Communications, il loro studio presenta un nuovo programma software chiamato DeepDive, in grado di ricostruire i cambiamenti che hanno influenzato la ricchezza delle specie nel corso del tempo. "Alla fine del Permiano, 251 milioni di anni fa, una massiccia attività vulcanica ha portato alla peggiore estinzione di massa mai conosciuta", ha spiegato Rebecca Cooper. "Grazie a Deepdive, siamo stati in grado di osservare gravi perdite nella diversità degli animali marini e di scoprire che ci sono voluti molti milioni di anni perché tale diversità si riprendesse". Il programma DeepDive è open source e gratuito.
Una rivoluzione per i paleontologi
Questo nuovo programma genera centinaia di migliaia di set di dati sintetici che imitano i reperti fossili. Da questi, un modello di intelligenza artificiale apprende come il numero e la posizione dei fossili possano fornirci informazioni sulla reale estensione della biodiversità nascosta. "Sono oltre 50 anni che i paleontologi lottano per superare le incertezze e i limiti dei reperti fossili utilizzando tecniche statistiche tradizionali", Ha spiegato il dottor Flannery-Sutherland. "L'intelligenza artificiale offre ora un modo potente per affrontare le sue innumerevoli questioni e comprendere chiaramente come la biodiversità sia cambiata nel corso del tempo geologico. DeepDive fornisce nuove intuizioni davvero entusiasmanti!".
Risultati iniziali significativi
Gli autori hanno anche utilizzato il loro software per analizzare i reperti fossili di elefanti e dei loro parenti estinti, come il mammut e il mastodonte. Di conseguenza, Deepdive ha suggerito che oltre 35 specie hanno vagato sulla Terra fino a poco tempo fa, quando molte si sono rapidamente estinte. "Il nostro studio dimostra che questa biodiversità, che richiede milioni di anni per formarsi, può andare perduta molto rapidamente, come si può vedere dalle centinaia di estinzioni avvenute nei secoli passati", ha osservato il professor Silvestro, "il che rende imperativo apprezzare la natura insostituibile della biodiversità attuale". In un'epoca in cui l'intelligenza artificiale permea la maggior parte delle nuove tecnologie - e sempre più le nostre vite - molte discussioni ruotano attorno agli abusi e ai pericoli di questi modelli sempre più potenti. Detto questo, gran parte del progresso scientifico deriva dall'intelligenza artificiale, come dimostra questo studio. "Questo approccio ci permette di comprendere meglio la natura e i misteri dell'evoluzione della vita sul nostro pianeta", ha concluso la signora Cooper.
Reference(s)
Cooper, R.B., Flannery-Sutherland, J.T. & Silvestro, D. DeepDive: stima dei modelli di biodiversità globale nel tempo utilizzando il deep learning. Nat Commun 15, 4199 (2024).
Crediti fotografici: David Clode – Unsplash - fossile di ornitorinco proveniente dall'Acquario di Cairns, Cairns City, Queensland, Australia
