Uzdāvini zvaigznes!
Kā nokļūt līdz observatorijai (Small)
ZINĀŠANAI:

Failu kompresija: jauns veids dzīvības konstatēšanai? (2176/0)


Publicēts: 1.04.2003

Tiem, kam interesē vissenākās dzīvības formas uz Zemes, stromatolīti šķiet vieni no interesantākajiem objektiem. Miljardiem gadu senā pagātnē tie droši vien bija dominējošā dzīvības forma uz planētas. Daži zinātnieki uzskata, ka, iespējams, līdzīgi organismi reiz ir apdzīvojuši arī Marsu.

Runājot konkrētāk, jāsaka, ka stromatolīti nav organismi, bet drīzāk gan slāņainas struktūras, kuras izveidojušas mikroorganismu kolonijas. Vēl dažus gadus atpakaļ, kad vien ģeobiologi atrada senu klints gabalu, kas izskatījās pēc stromatolīta fosilijas, viņi šo akmeni klasificēja kā stromatolītu. Bet 1996. gadā Džons Grotzingers publicēja žurnālā Nature pētījumus, parādot, ka stromatolītiem līdzīgas struktūras var izveidoties arī vienkāršu ķīmisku procesu rezultātā, bez mikroorganismu klātbūtnes.

Līdz ar to radās jautājums, kā atšķirt kviešus no pelavām, kā pateikt, kuri ir īstie stromatolīti un kuri nē?

Viena no metodēm ir aizdomīgā akmens aplūkošana mikroskopā, meklējot mikroorganismu klātbūtnes pierādījumus. Bet zinātnieki, kas pēta šos senos iežus, un arī tie, kas rokās meteorītos, ir secinājuši, ka nav viegli pateikt, lūkojoties tikai uz formām, vai šis mikroskopiskais burbulis akmenī ir bijis reiz dzīvs.

Stromatolīti šajā ziņā ir pateicīgāki pētījuma objekti, jo to raksturīgie slāņi, lai gan veidoti no mikroskopiskiem organismiem, ir redzami ar neapbruņotu aci. Tātad, ja tiktu atrasts vienkāršs veids, kā atdalīt bioloģiskas izcelsmes stromatolītus no nebioloģiskas izcelsmes slāņainiem veidojumiem, kas izskatās pēc stromatolītiem, tas ne tikai atvieglotu Zemes agrīno dzīvības formu evolūcijas izpēti, bet iespējams kļūtu par derīgu darbarīku Marsa izpētē, lai konstatētu seno dzīvības formu pierādījumus, jo stromatolītus varētu viegli atpazīt ar visurgājēja kameru.

Frenks Korsetti un Maikls Storrijs-Lombardi domā, ka viņi ir atraduši šo vienkāršo paņēmienu. Viņu piegājiens ir ļoti vienkāršs: uztaisīt akmens digitālo fotoattēlu, tad saarhivēt iegūto attēla failu. Jo vairāk fails tiek saarhivēts, jo ticamāk, ka slāņainajām struktūrām ir bioloģiska izcelsme.

Korsetti un Storrijs-Lombardi sāka ar to, ka savāca TIFF attēlu kolekciju, no kuriem dažos it kā bija redzami bioloģiskas izcelsmes stromatolīti, dažos – nebioloģiskas izcelsmes slāņainas struktūras, kas tikai izskatījās kā stromatolīti. Kad viņi saarhivēja attēlus, uz Makintoša, izmantodami UNIX sistēmas standarta arhivātoru gzip, viņi konstatēja, ka bioloģiskās izcelsmes stromatolītu attēli arhivējas labāk.

RGB standarta attēls, tāds pats kā lietoja Korsetti savos pētījumos, ir veidots no baitu kombinācijām. Trīs baiti – viens sarkans, viens zaļš, viens zils – pārstāv katru attēla pikseli. Baitu skaitliskās vērtības norāda uz pikseļa krāsu.

Kad gzip saarhivē failu, tas izskatās pēc multibaitu šablonu kopas. Arhivators katram šablonam piešķir savu numuru. Atsevišķa tabula atbild par šablonu un atbilstošo numuru sakārtošanu. Katru reizi, kad atbilstošais šablons tiek atrasts oriģinālajā failā, tā vietā, lai saglabātu vēlreiz šablonu, arhivētais fails saglabā numuru, kas norāda uz šablonu. Šādā veidā šablons, kas ir desmitiem vai simtiem baitus garš, tiek saistīts ar numuru, kas ir tikai vienu, divus vai trīs baitus garš. Tādēļ saarhivētais fails ir mazāks.

Korsetti skaidroja, ka bioloģiskas izcelsmes attēli labāk saarhivējams, jo tie ir vieglāk paredzami, šabloniskāki, ko varētu uzskatīt par bioloģiskās sarežģītības veidu.

Šis paziņojums varētu šķist pretrunīgs. „Sākotnēji,” Korsetti izteicās, „es gaidīju, ka bioloģiskos būs grūtāk saarhivēt, bet nebioloģiskās izcelsmes būs regulārāki un tie arhivēsies labāk. Tad mēs veicām pētījumus, un ieguvām pavisam pretēju rezultātu.”

Lai atšķetinātu šo šķietamo pretrunību, ir jāmaina priekšstats par vārdu „sarežģītība”. Šajā kontekstā „sarežģīts” nenozīmē „komplicēts”, drīzāk gan „šablonisks”, mazāk nejaušību.

„Datora fails, kas ir sarežģīts,” skaidroja Korsetti, „satur daudz neobligātu jeb nejaušu struktūru. Vienādus šablonus būs grūti atrast nejaušajās struktūrās. Savukārt faili, kuros ir daudz atkārtojamu struktūru, ir labāk arhivējami un līdz ar to ne tik sarežģīti.”

Lai gan bioloģiskās izcelsmes stromatolīti un nebioloģiskās izcelsmes stromatolīti, skatoties ar neapbruņotu aci, izskatās vienādi, bioloģiskās izcelsmes stromatolītiem piemīt lielāka sakārtotība un šabloniskums. Un tieši šo šabloniskumu, kuru ir grūti pat pamanīt ar cilvēka aci, ir viegli konstatēt ar šo arhivēšanas algoritmu. Nebioloģiskās izcelsmes struktūras ir vairāk nejaušas, mazāk šabloniskas un līdz ar to nearhivējas tik labi.

Roberts Heizens, kas Karnegī institūtā Vašingtonā pēdējos gadus veic kompleksu sistēmu – dzīvo un nedzīvo – pētījumus, ir ļoti ieinteresējies par Korsetti atklājumiem.

 „Šī ir apbrīnojami vienkārša ideja,” Heizens teica par Korsetti darbu. „Tāda, kas neiztirzā struktūras ģenētisko pusi. Tā vienkārši saka, vai mēs varam kaut kā diferencēt šos stromatoformos objektus, kas nav bioloģiski, no īstajiem stromatolītiem? Un skaties, viņš to izdara, atklāj šo lietu – lūk! – tas tiešām ir kaut kas.”

Korsetti ir pirmais, kas savam darbam piekāra brīdinājuma zīmi. „Šādi secinājumi ir pārāk sasteigti. Es neteicu, ka esam atraduši atbildi. Es neticu, ka mums ir atbilde. Mums ir tikai daži intriģējoši rezultāti.”

Pagaidām viņi ir izanalizējuši aptuveni 20 attēlus. Šķiet, ka tie lieliski sagrupējas dzīvajos un nedzīvajos. „Mums vēl jāveic milzīgs darbs, lai redzētu, vai tas ir spektrs, kaut kāda veida iedarbība starp dzīvo un nedzīvo, vai tas tiešām ir dzīvības paraksts. Un patlaban es nevaru pateikt, vai ir tā, vai citādāk, vai tas ir dzīvības zīmogs, vai nē. Vienīgais, ko es varu droši teikt, ka šis atklājums noteikti jāpēta tālāk.”

Pētījumi turpināsies. Korsetti un Storrijs-Lombardi plāno nākamo mēnešu laikā izpētīt vēl vairākus attēlus.

„Mūsu mērķis beigās ir izveidot tādu kā datu bāzi vai interneta lapu, kur mēs varētu publicēt datus, mehānismu, protokolu. Savukārt citi cilvēki, izmantojot mūsu metodi, varētu analizēt savus stromatolītus, un tad mēs redzētu kādi ir rezultāti.”

„Tas būtu super, ja cilvēki varētu mums sūtīt savus attēlus, kurus viņi iepriekš būtu izpētījuši – ar aci, mikroskopiski vai kādā citā veidā – un noteikuši vai tie ir bioloģiski vai nē. Sūtīt mums anonīmi. Mēs veiktu pētījumus, novērtētu rezultātus un skatītos, vai tie sakrīt. Tas būtu lieliski, jo piešķirtu mūsu pētījumiem dubultaklu aspektu, kura patlaban mums pietrūkst.”

Uz jautājumu, vai viņi plāno šo tehnoloģiju pielietot Marsa attēliem, kas tiks iegūti plānotajā MER misijā, Korsetti atbildēja, „Protams, mēs to gribētu! Bet mēs tiešām neesam gatavi teikt, heij, mēs varam noteikt vai tur ir dzīvība vai nē.”

Henry Bortman

Komentāri






Atļauts izmantot: <b><i><br>Manas domas:


MĒNESS FĀZE