AI-model getraind op bijna vier miljoen fossielen werpt nieuw licht op grote uitstervingsgolven
Chinese onderzoekers trainden een AI-model op bijna vier miljoen fossielen. Het brengt de geschiedenis van het leven in ongekend detail in kaart en wijst erop dat drie van de vijf grote uitstervingsgolven geleidelijker verliepen dan gedacht. Andere paleontologen zijn wat terughoudender.
Vijf keer in de geschiedenis van de aarde verdween in korte tijd een groot deel van alle soorten. Die vijf grote uitstervingsgolven, onder paleontologen bekend als de Big Five, zijn de bekendste breuklijnen in het verhaal van het leven.
Een nieuw AI-model, getraind op bijna vier miljoen fossielen, wijst er nu op dat drie van die vijf geleidelijker zijn verlopen dan tot nu toe werd gedacht: eerder een langzame achteruitgang dan een plotselinge ramp.
Het model heet OneStrata. Het team van paleontoloog Shuzhong Shen van de Universiteit van Nanjing bouwde het samen met Zhejiang Lab, een onderzoeksinstituut in Hangzhou dat zich op AI richt. Ze stelden het model in juli voor op een internationaal congres over aardlagen in China. Op 12 oktober presenteerde Shen de nieuwe tijdlijn van het leven op de jaarvergadering van de Geological Society of America in Denver.
Miljoenen puzzelstukjes in de goede volgorde
Gesteente bestaat uit lagen die in de loop van miljoenen jaren op elkaar zijn neergeslagen. Hoe dieper een laag ligt, hoe ouder hij meestal is. Een fossiel in zo'n laag vertelt dus ongeveer wanneer een soort leefde. Het vak dat aardlagen ordent en dateert, heet stratigrafie.
Het lastige is dat geen enkele plek op aarde het hele verhaal bevat. Op de ene plek ontbreken lagen, op de andere zijn ze dunner of dikker. Onderzoekers moeten gegevens van tienduizenden vindplaatsen en tienduizenden soorten samenvoegen tot één tijdlijn. Vergelijk het met tienduizenden losse dagboekbladzijden van verschillende schrijvers, die je in één juiste volgorde wilt leggen. Dat is een enorme rekenklus.
Daarom delen onderzoekers de geschiedenis meestal op in blokken van een paar miljoen jaar. Dat maakt het werk haalbaar, maar het beeld wordt wazig. Wat binnen één blok gebeurt, valt weg. Een plotselinge ramp en een langzame achteruitgang kunnen er dan hetzelfde uitzien.
Van supercomputer naar AI
Shen en zijn collega's bouwen al zo'n twintig jaar aan een grote database van fossielen en aardlagen, OneStratigraphy. Daarin staat van miljoenen fossielen op welke diepte ze zijn gevonden, op tienduizenden plekken wereldwijd.
In 2020 lieten ze een supercomputer een deel van die gegevens doorrekenen. Dat leverde een tijdlijn op voor 11.000 soorten zeedieren over ongeveer 300 miljoen jaar, met stappen van gemiddeld 26.000 jaar. Meer soorten en nog kortere stappen vroegen op die manier te veel rekenkracht.
OneStrata pakt het anders aan, met hetzelfde idee als grote taalmodellen zoals ChatGPT. Een taalmodel leert uit enorme hoeveelheden tekst welk woord waarschijnlijk volgt. OneStrata leert uit fossielvondsten welke soorten meestal samen of na elkaar voorkomen. Zo voorspelt het wanneer een fossiel waarschijnlijk in de grond is terechtgekomen. Volgens de makers kan het model ook inschatten welke soorten op een vindplaats ontbreken en hoe lang een soort heeft bestaan.
Shen noemt het een echte revolutie voor het onderzoek naar aardlagen en naar de veranderingen in het leven op aarde.
Wat vinden andere onderzoekers?
Vakgenoten zien in OneStrata waarschijnlijk de meest gedetailleerde wereldwijde tijdlijn tot nu toe. Ze wijzen er wel op dat er voor afzonderlijke plekken al heel nauwkeurige reconstructies bestaan, waarvan een aantal juist over de grote uitstervingsgolven gaat. Paleontoloog Matthew Clapham van de University of California in Santa Cruz verwacht dat het model extra analyses mogelijk maakt, maar weet nog niet of die het beeld ingrijpend veranderen.
De volgende stap is dus vergelijken: waar de nieuwe wereldwijde tijdlijn en die nauwkeurige plaatselijke metingen elkaar ontmoeten, kan blijken hoe goed het model de werkelijkheid treft.
Wat betekent dit voor de weg naar de singulariteit?
Het mooie aan dit onderzoek is dat de techniek achter taalmodellen ook werkt op iets heel anders dan taal. Fossielen in aardlagen lijken op woorden in een zin: hun volgorde heeft betekenis, en een model kan die volgorde leren. Waar een supercomputer met de klassieke aanpak vastliep, verlegt AI de grens van wat te berekenen valt.
Een scherpere tijdlijn is ook een begin. Als duidelijk is hoe snel soorten verdwenen, kunnen onderzoekers die tijdlijn naast gegevens over klimaat, zuurstof in de oceaan en vulkanisme uit dezelfde aardlagen leggen. Juist zulke verbanden tussen vakgebieden zijn iets waarin AI-modellen sterk kunnen worden: ze kunnen paleontologie, geologie en klimaatonderzoek tegelijk overzien. Zo kan het verleden van de aarde ons steeds beter leren hoe het leven reageert op grote veranderingen, en hoe het zich daarna herstelt.
