Эдвардс и его соавторы проанализировали эти мозаики и обнаружили, что коралловые колонии на рифе Пальмиры устроены неслучайным способом. Впервые они продемонстрировали, что кораллы имеют тенденцию быть сгруппированными вместе через пейзаж рифа, и что сила этого объединения в кластеры плотно связана с определенным ростом и репродуктивной стратегией, используемой данным кораллом.Эдвардс сказал, что на основе того, что он заметил в течение многих часов, что потратил анализ мозаик, у него была догадка, они будут видеть некоторые доказательства неслучайного объединения в кластеры. «Я был, однако, вполне удивлен найти так мало доказательств хаотичности», сказал он. «Есть уровень математической структуры, которую просто не может поймать глаз, и я не думаю, что любой ожидал такие последовательные результаты».Стюарт Сэндин, преподаватель морской экологии в Scripps, который является советником доктора философии Эдвардса и ведущим автором на бумаге, говорит, что мозаичная технология может помочь пониманию ученых морской экологии догнать их знание земной экологии.
Чтобы понять экосистемы на земле, «мы используем установленные самолетом камеры, чтобы сделать фотографии от десяти тысяч футов, и Вы видите, где деревья живут и где они растут. И теперь у спутников есть еще более всестороннее освещение», сказал Сэндин. «Это – огромный объем данных, и небо предел для того, что мы анализируем и что мы узнали о базовой и прикладной экологии. Теперь Вы идете под водой, и пространственные данные чрезвычайно отсутствуют. Что мы можем сделать?
Вы должны начать, пытаясь нанести на карту его».Наличие понимания полного пейзажа лесов и других земных экосистем было очень ценно для сохранения и управления той окружающей средой.
Теперь, Сэндин говорит, что подробное отображение от фотомозаик коралловых рифов могло использоваться таким же образом для управления морскими экосистемами.«В коралловых рифах одна из больших забот – то, если в шторме погибает связка кораллов, как Вы возвращаете кораллы?
Один из инструментов, которые мы имеем, должен привить их», сказал Сэндин. «Один подход, который имели люди, должен сказать, ну, в общем, каждый из этих коралловых фрагментов, которые я прививаю, мог стать пятью квадратными метрами. Это означает, что я сделаю интервалы между ними очень регулярным способом и рассею их каждая пара метры».Но на основе того, что они теперь понимают о коралле пространственную экологию, этот подход мог быть проблематичным. «Лес, где Вы сажаете деревья слишком далеко друг от друга, один шторм ветра, проникает и деревья, за которые все запинаются и падают, потому что они зависят друг от друга для стабильности. Та же самая точная вещь сохраняется для кораллов», сказал он.
И это не единственное соображение. В коралловом рифе, как в лесу, есть правила, которые описывают, как плотно или редко различным разновидностям нравится расти, каким количеством им нравится быть друг рядом с другом, и они часто получают экологические возможности, живя друг близко к другу. Фотомозаики помогают коралловым экологам расшифровать, как эти правила структурируют риф.Создание фотомозаик и скручивание полезной информации из них являются отнимающим много времени процессом.
Во время сбора данных ученые обычно делают три погружения в день, и потребовалось больше чем пять целых дней дайвинга, чтобы собрать изображения для шестнадцати сюжетов, используемых в этом исследовании. Назад в лаборатории, Эдвардс использовал таможенную высокоэффективную вычислительную систему, чтобы сшить вместе 2 500-3 500 отдельных изображений, которые составляют каждую мозаику. Программному обеспечению требуются несколько дней, чтобы закончить предоставление сложного изображения, и приблизительно 100 часов, чтобы маркировать и классифицировать все кораллы по каждому изображению. Тогда заключительный шаг должен извлечь информацию о разновидностях и проанализировать ее, который занимает еще три дня или так за изображение.
Оцифровка изображений – ясно ограничивающий шаг, сказал он. Но это может скоро измениться. «Мы имеем превосходных сотрудников в информатике и техническом отделе в Сан-Диего UC, и рядом с помощью компьютеру технологический процесс, который существенно ускорит этот процесс», сказал Эдвардс.Вид Петрович, студент доктора философии в лаборатории профессора Фалько Куестера в кафедре информатики Сан-Диего UC, который создал программное обеспечение, что использование команды Сэндина, чтобы визуализировать их 3D модели, работает над созданием таможенного программного обеспечения с этой целью.
«Все больше образов собирается через область морских наук, и темп и масштаб усилия только увеличатся – но больше данных автоматически не означает больше или лучшую науку», сказал Петрович. «Это – честь и радость, чтобы работать так тесно с группой морских экологов, чтобы обратиться к этому, разрабатывая совместно инструменты и технологические процессы, которые необходимы, чтобы сделать продуктивное использование образов, ли для контроля здоровья рифа, или для продвижения фундаментальной науки».Петрович говорит, что команда позволяет ученым фактически исследовать рифы в лаборатории, позволяя им путешествию во времени из года в год и отследить рост и снижение отдельных колоний, и изучить пространственные и временные отношения через риф.
«Мы ускоряем оцифровку и аннотацию, и очищаем путь к разрешению методам машинного обучения нести больше этого бремени», сказал Петрович. «Это все ужасно захватывающе, и с намного больше, чтобы прибыть. Но самый полезный аспект для меня – междисциплинарное сотрудничество, которое позволяет во-первых, который позволяет нам применить десятилетие исследования визуализации в поддержку жизненной экологической работы».
Эдвардс, Sandin и их сотрудники говорят, что они ожидают, что фотомозаичная технология приведет еще к многим научным открытиям и продолжит помогать в усилиях по сохранению. Данные, собранные по Пальмирскому рифу, являются частью 100 Островных проблем, цель которых состоит в том, чтобы создать глобальный взгляд на то, как коралловые рифы изменяются со временем.100 Островных команд проблемы, состоявших из постдокторских исследователей, штата, и аспирантов из лабораторий эколога Sandin и Scripps Дженнифер Смит, сотрудничают с учеными и сообществами во всем мире, чтобы посетить 100 различных островов и использовать эти методы отображения романа 3-D, чтобы создать фото мозаики, захватывая каждую деталь структуры кораллового рифа и экологии.
До сих пор команда посетила почти 70 из островов, чтобы захватить мозаики с графиком к повторной съемке каждое место после двух лет. Назад в лаборатории, они проанализируют мозаики, чтобы видеть, как рифы изменяются со временем, и как изменение океанских условий и деятельность человека влияют на каждый риф. Эти изображения также станут данными об основании для местных агентств, чтобы использовать, чтобы изучить их собственные рифы.
«Что действительно взволновало меня о подходе фотомозаики большой площади, то, что он в основном позволяет Вам забрать домой риф с Вами», сказал Эдвардс. «Когда Вы ныряете есть столько практических ограничений к тому, что Вы можете сделать. Вы ограничены на самолете, ток, поверхностные условия, и иногда у Вас нет возможности остановить и чувствовать запах роз».
Он сказал, что способность провести часы, медленно отодвигающиеся, риф, тщательно смотря на тысячи отдельных кораллов, помогает ему видеть вещи, которые он никогда не был бы в состоянии наблюдать в области. «Я изучил много, ныряя и никогда не торговал бы теми событиями, но большинство моего понимания прибыло перед компьютером, оцифровывая эти изображения», сказал он.Это исследование было частью Рифов Завтра Инициатива, финансируемая Фондом Гордона и Бетти Мур.