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Temperatura superficial del agua y reconstrucciones isotópicas a partir de datos sobre nanoplancton, usando redes neuronales

Marco Pozzi, Björn A. Malmgren y Simonetta Monechi

Resumen

Las redes neuronales artificiales (ANN) son sistemas informáticos que difieren de otros métodos de reconocimiento de patrones en su habilidad para seleccionar  una o más variables a partir de un conjunto de variables de entrada. Estos sistemas aprenden mediante el autoajuste de un conjunto de parámetros con vistas a minimizar el error entre el resultado deseado y el suministrado por la red.

Con vistas a explorar el potencial de las redes neuronales artificiales en la predicción de parámetros paleoceanográficos a partir de las abundancias relativas de las especies de nanoplancton calcáreo, se analizaron observaciones tomadas de la literatura para: (1) la predicción de la temperatura superficial de las aguas (SST) en muestras provenientes de la zona exterior de la plataforma del Sur de California y (2) la predicción de los valores isotópicos del oxígeno en un sondeo cuaternario del Mediterráneo oriental.

Se utilizó una red neuronal de propagación inversa (BP) para contrastar la capacidad de la red en la predicción de valores SST y de isótopos de oxígeno. Cada uno de los conjuntos de datos se dividió en cinco subconjuntos de aprendizaje y prueba, con vistas a evaluar la estabilidad de las estimaciones de tasas de error. Para la muestras de la ensenada de California se obtuvo un error promedio de predicción, expresado según la raíz cuadrada de la desviación media (RMSEP), de ±0,68, lo que implica que un valor desconocido de SST se puede predecir con una precisión de 0,68 ºC. En las muestras del Mediterráneo el valor promedio de RMSEP obtenido en los subconjuntos de prueba fue 0,64, por lo que un valor isotópico de oxígeno se puede predecir con una precisión de ±0,64 18O‰ vs. PDB.

Las técnicas ANN se pueden contemplar como una herramienta complementaria a las aproximaciones más convencionales utilizadas en el análisis de datos paleoceanográficos. Tales técnicas muestran un gran potencial para efectuar predicciones sobre varios tipos de variables a partir de datos paleontológicos.

Marco Pozzi. Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Firenze, via La Pira 4, 50121 Firenze, Italy. mpozzi@geo.unifi.it.
Björn A. Malmgren, Department of Earth Sciences-Marine Geology, Earth Sciences Centre, University of Göteborg, Box 460, SE-405 30 Göteborg, Sweden. bjorn.malmgren@marine-geology.gu.se.
Simonetta Monechi, Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Firenze, via La Pira 4, 50121 Firenze, Italy. monechi@cesit1.unifi.it.

Palabras clave: nanoplancton, California, Mediterráneo, redes neuronales artificiales, paleotemperaturas, isótopos estables, predicción

Traducción: Dr. Paul Palmqvist. Depto. de Ecología y Geología. Facultad de Ciencias. Universidad de Málaga. Campus de Teatinos, s/n. E-29071 Málaga