机器学习增强了生物地球科学中的图像分析

机器学习可以增强我们识别微生物群落的能力,以及它们如何随着时间的推移响应气候变化而变化。

来源:Eos杂志
来源:《地球物理研究杂志:生物地球科学》
《地球物理研究杂志:生物地球科学》

识别和编目现代沉积物(和化石记录)中发现的无数微生物物种,例如硅藻浮游植物群,可能是一项艰巨而费力的任务,如果手动尝试,则充满不确定性和错误。因此,很难记录这些群落对与气候变化相关的环境变化做出反应时的变化。

硅藻是精致而美丽的光合海洋微生物(如上图所示),它们共同占全球净初级生产力的很大一部分,可以封存碳并为大气提供氧气。然而,当它们死亡时,它们精致的玻璃壳(字面意思是硅玻璃)往往会破碎成碎片。它们属于数万到数百万个物种中的哪一个,通常只能通过某些称为硅藻壳的部分来识别。

经过“训练”,即“教会”计算机识别微图像中特定形态的个体微生物(蓝色框)并将其分配给该物种,之后计算机可以自行将类似形态分配给这些物种(绿色框),并且具有一定的可靠性,但也会出现一些错误(橙色框)。这两个样本是地中海沉积物的显微照片。图片来源:Godbillot 等人 [2024],图 2
经过“训练”,即“教会”计算机识别微图像中特定形态的个体微生物(蓝色框)并将其分配给该物种,之后计算机可以自行将类似形态分配给这些物种(绿色框),并且具有一定的可靠性,但也会出现一些错误(橙色框)。这两个样本是地中海沉积物的显微照片。图片来源:Godbillot 等人 [2024],图 2
Godbillot 等人[2024] Godbillot 等人。[2024] ,图 2 Godbillot 等人。[2024] ,129,e2024JG008047。 https://doi.org/10.1029/2024JG008047

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