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ButterflyNet: AI valide le premier modèle mathématique de l'évolution

ButterflyNet: AI valide le premier modèle mathématique de l'évolution

L'IA a été utilisée pour tester la validité du mimétisme mulllérien, une théorie selon laquelle des espèces distinctes situées plus bas dans la chaîne alimentaire développeront des signaux d'avertissement similaires - souvent des motifs de peau ou d'aile - pour effrayer les prédateurs.

L'étude d'apprentissage automatique, menée sur deux espèces de papillons similaires, a validé la théorie et a mis en évidence de nouvelles découvertes.

L'équipe derrière l'étude affirme que cette nouvelle méthode «permet des découvertes qui n'étaient tout simplement pas possibles auparavant».

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Mimétisme de Müller

Certains craignent que l'IA soit capable de nous imiter au point d'être capable de penser consciemment - c'est une nouvelle sensibilité qui la transforme en un prédateur au sommet comme Skynet dansTerminator.

Dans une nouvelle étude menée par des scientifiques d'Angleterre et du Japon, l'IA a été utilisée pour tester la façon dont les insectes se mimaient afin de déjouer les prédateurs - des informations utiles pour Skynet, sans aucun doute.

La théorie du mimétisme müllérien postule que les espèces - souvent similaires - se miment, ou co-évoluent, pour un bénéfice mutuel. Par exemple, si une espèce de papillon a un motif d'avertissement sur ses ailes qui est efficace pour éloigner les prédateurs, une autre espèce de papillon imitera ce schéma - la survie du copieur si vous voulez.

La théorie a été proposée pour la première fois par le naturaliste allemand Fritz Müller, seulement deux décennies après la publication de Charles DarwinÀ propos de l'origine des espèces.

Apprentissage automatique avec des ailes

Tester la similitude évolutive de différents modèles de différentes espèces de papillons serait une entreprise laborieuse. L'équipe de chercheurs a trouvé une solution d'apprentissage automatique.

L'équipe, de l'Université de Cambridge, de l'Université d'Essex, du Natural History Museum, Royaume-Uni, et du Tokyo Institute of Technology au Japon a utilisé un algorithme d'apprentissage automatique pour tester si les espèces de papillons co-évoluent effectivement des modèles d'ailes similaires pour des avantage.

"Nous pouvons désormais appliquer l'IA dans de nouveaux domaines pour faire des découvertes qui n'étaient tout simplement pas possibles auparavant", a déclaré Jennifer Hoyal Cuthill de l'Université de Cambridge, auteur principal de l'étude, dans un communiqué de presse.

"Nous voulions tester la théorie de Müller dans le monde réel. Ces espèces ont-elles convergé les unes sur les autres et si oui, dans quelle mesure? deux papillons sont. "

Quantifier les variations

En utilisant 2400 photographies (exemples ci-dessus) du Natural History Museum, l'équipe a formé son algorithme - appelé ButterflyNet - pour enregistrer les variations des motifs des ailes de papillon.

ButterflyNet s'est alors mis à travailler sur les papillons Heliconius, un excellent exemple de mimétisme müllérien - plus de 30 types de motifs reconnaissables en font un candidat idéal.

«Nous avons constaté que ces espèces de papillons empruntent les unes aux autres, ce qui valide l'hypothèse de Müller sur la co-évolution mutuelle», a déclaré Hoyal Cuthill.

"En fait, la convergence est si forte que les imitateurs d'espèces différentes sont plus similaires que les membres de la même espèce."

Nouveaux modèles, nouvelles découvertes

Les chercheurs ont également découvert que le mimétisme müllérien peut générer des modèles entièrement nouveaux chez les papillons en combinant des caractéristiques de différentes lignées. L'évolution recherche effectivement la combinaison la plus efficace de différents modèles.

"Intuitivement, vous vous attendez à ce qu'il y ait moins de motifs d'ailes là où les espèces se miment, mais nous voyons exactement le contraire, qui a été un mystère évolutif", a déclaré Hoyal Cuthill.

"Notre analyse a montré que la co-évolution mutuelle peut en fait augmenter la diversité des modèles que nous voyons, en expliquant comment la convergence évolutive peut créer de nouvelles combinaisons de caractéristiques de modèle et ajouter à la diversité biologique", a noté Cuthill. «En exploitant l'IA, nous avons découvert un nouveau mécanisme par lequel le mimétisme peut produire une nouveauté évolutive. Contre-intuitivement, le mimétisme lui-même peut générer de nouveaux modèles grâce à l'échange de caractéristiques entre espèces qui se miment.

Elle a poursuivi: "Grâce à l'IA, nous sommes désormais en mesure de quantifier la remarquable diversité de la vie pour faire de nouvelles découvertes scientifiques comme celle-ci: cela pourrait ouvrir de toutes nouvelles voies de recherche dans le monde naturel."

L'article du chercheur a été publié dans le Journal,Progrès scientifiques.


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