機(jī)器學(xué)習(xí)大大降低了對古生代生物多樣性理解的不確定性

2025-12-12 06:27:32 分類：百科 閱讀(696)

機(jī)器學(xué)習(xí)大大降低了對古生代生物多樣性理解的不確定性
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)EurekAlert!：先前對全球古生物多樣性的分析已粗略地解析至一千萬年上下，這會模糊在較短時間尺度中運(yùn)作的學(xué)習(xí)性理生態(tài)過程和事件的影響。作者說，大大對古多樣定性江門外圍女模特預(yù)約（微vx：365-*2895）現(xiàn)在，生代生物通過將古海洋化石與現(xiàn)代機(jī)器學(xué)習(xí)及世界上最強(qiáng)大的不確超級計(jì)算機(jī)之一相結(jié)合，研究人員編制了一個新的機(jī)器降低解古生代生物多樣性記錄；在該記錄中，平均化石層的學(xué)習(xí)性理年限可以解析至2萬6000年內(nèi)。該計(jì)算方法使Jun-xuan Fan及其同事能夠繪出一條新的大大對古多樣定性寒武紀(jì)—三疊紀(jì)生物多樣性曲線，其時間分辨率可精細(xì)至2.6±1.49萬年。生代生物
Peter Wagner在相關(guān)的不確江門外圍女模特預(yù)約（微vx：365-*2895）《視角》中寫道：“這種確定年代特異性的新水平類似于將一個把所有生活在同一世紀(jì)的人視作同時代的人的系統(tǒng)改變?yōu)閮H將生活于相同6個月時段中的人視為同時代的人的系統(tǒng)。”為做到這一點(diǎn)，機(jī)器降低解Fan等人研發(fā)了一種新穎、學(xué)習(xí)性理定制的大大對古多樣定性機(jī)器學(xué)習(xí)程序，并用“天河二號”超級計(jì)算機(jī)來綜合從中國和歐洲3000多個地層段中找到的生代生物近1萬1000個古生代海洋無脊椎動物品種的數(shù)據(jù)。所實(shí)現(xiàn)的不確古生物多樣性曲線分辨率的大大提高廓清了已知的多樣性和滅絕事件的時間，同時揭示了古生代生物多樣性的許多新的、曾被掩蓋的方面。
共同作者Norman MacLeod在隨附的視頻中說：“在這一項(xiàng)目中實(shí)施的超級計(jì)算機(jī)應(yīng)用將來會或多或少地成為整個地球科學(xué)中的這類生物多樣性分析的圭臬。”作者說，這些結(jié)果還揭示了在大氣二氧化碳與古生物多樣性變化之間的一種相關(guān)性；然而，由于缺乏長期的高分辨率的古環(huán)境數(shù)據(jù)，需要做更多的研究以了解任何因果聯(lián)系。
相關(guān)報道：南京大學(xué)研究成果登上《科學(xué)》期刊，大數(shù)據(jù)和超算揭秘古生代海洋生物多樣性演化
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)揚(yáng)子晚報網(wǎng)（楊甜子）：1月17日，國際權(quán)威期刊《Science》以研究長文的形式在線發(fā)表了南京大學(xué)、中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物所樊雋軒教授、沈樹忠院士等的論文“A high-resolution summary of Cambrian to Early Triassic marine invertebrate biopersity”。該研究利用古生物大數(shù)據(jù)、超算和遺傳算法等全新的方法和手段，基于化石記錄重現(xiàn)了生命演化歷史，改變了當(dāng)前對古生代海洋生物多樣性演化的認(rèn)知。
生命起源與演化是世界十大科學(xué)之謎，也是《科學(xué)》雜志列出的125個重大科學(xué)問題之一。了解地球上生命的演化歷程，是人類了解自身由來、以及未來演化的重要手段。地球上曾經(jīng)生活過的生物中99%以上已經(jīng)滅絕，但只有很少一部分能保存為化石，如何通過不完整的化石記錄重建地球歷史生物多樣性的變化規(guī)律是一個重大科學(xué)難題。
此外，在地球歷史中，曾經(jīng)發(fā)生過重大的生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的突變，導(dǎo)致了多次生物大滅絕事件。利用古生物數(shù)據(jù)庫重建地質(zhì)歷史全球生物多樣性模式，揭示地球生命的演化歷史，以及與環(huán)境變化之間的關(guān)系，可以為了解當(dāng)前的地球生物多樣性危機(jī)提供重要啟示。
為了建立古生代（約5.4億年-2.4億年，相當(dāng)于寒武紀(jì)至三疊紀(jì)早期）海洋生物多樣性曲線，樊雋軒等收集了大量的地層剖面和化石記錄，從中遴選了3112個地層剖面、11268個海洋化石物種的26萬化石數(shù)據(jù)。
國際同類研究通常基于編目式數(shù)據(jù)庫的方式進(jìn)行多樣性統(tǒng)計(jì)分析，分辨率低，難以準(zhǔn)確重現(xiàn)生命演化的精細(xì)過程。為了根本地解決這一問題，團(tuán)隊(duì)結(jié)合了模擬退火算法和遺傳算法，自主開發(fā)了基于并行計(jì)算的約束最優(yōu)化方法。利用“天河二號”超級計(jì)算機(jī)，經(jīng)過反復(fù)計(jì)算和驗(yàn)證，獲得了全新的寒武紀(jì)—三疊紀(jì)海洋無脊椎動物的復(fù)合多樣性曲線，其統(tǒng)計(jì)時間分辨率約為2.6萬年，較國際同類研究的精度提高了400倍左右。
該項(xiàng)研究表明，前人使用的低分辨率且不均一的時間標(biāo)尺，會直接影響對古生物多樣性的估算，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確評估生物多樣性的變化速率和模式，并可能掩蓋突發(fā)性的重大事件以及短時間的劇烈波動。新建立的多樣性變化曲線更加準(zhǔn)確地重現(xiàn)了地質(zhì)歷史中最大的三次生物滅絕事件和兩次重大生物輻射事件的精細(xì)過程。
其中，2.52億年前發(fā)生了人類迄今為止識別出的最大規(guī)模的生物滅絕事件，導(dǎo)致約80%的海洋生物在數(shù)萬年內(nèi)迅速滅亡，這一事件的發(fā)生，與當(dāng)時全球氣候的快速升溫密切相關(guān)。兩次重要的生物輻射事件，分別發(fā)生在4.9-4.7億年前和3.4-3億年前，并均與當(dāng)時全球氣候的逐漸變冷同步。深刻理解這些重大生物事件的驅(qū)動機(jī)制，對于我們認(rèn)識當(dāng)今地球生物多樣性以及人類面臨的第六次大滅絕及其與全球氣候變化之間的關(guān)系具有重要啟示意義。
此項(xiàng)研究是地球科學(xué)與數(shù)據(jù)科學(xué)相結(jié)合的一項(xiàng)突破。2019年由中國科學(xué)家倡議、13個國際組織與機(jī)構(gòu)共同發(fā)起的國際大科學(xué)計(jì)劃 - “深時數(shù)字地球”（DDE），致力于搭建全球地球科學(xué)家與數(shù)據(jù)科學(xué)家合作交流的國際平臺，推動地球科學(xué)在大數(shù)據(jù)時代的創(chuàng)新發(fā)展。在DDE計(jì)劃的框架下，基于全球地質(zhì)大數(shù)據(jù)與更加高效的超算方法，重建完整的生命演化歷史將得以實(shí)現(xiàn)。