VU tyrėjai sukūrė ir leidinyje „Palaeontology“ pristatė mašininiu mokymusi paremtą novatorišką metodą ir jo programinę įrangą. Šis metodas ir jo programinė įranga sukurti optimizuojant lankstumą, dėl to gali būti taikomi nagrinėjant labai įvairią mokslinę problematiką, pasitelkiant įvairios kilmės, tipo ir struktūros duomenis ir peržengiant numatytą metodo taikymo nišą paleontologijoje ir biogeografijoje. 
Vilniaus universiteto (VU) tyrėjai doktorantas Liudas Daumantas ir profesorius Andrejus Spiridonovas sukūrė ir leidinyje „Palaeontology“ pristatė mašininiu mokymusi paremtą novatorišką metodą ir jo programinę įrangą. Šis metodas ir jo programinė įranga sukurti optimizuojant lankstumą, dėl to gali būti taikomi nagrinėjant labai įvairią mokslinę problematiką, pasitelkiant įvairios kilmės, tipo ir struktūros duomenis ir peržengiant numatytą metodo taikymo nišą paleontologijoje ir biogeografijoje.
„Šis metodas ir jo programinė įranga suteikia naują perspektyvą ir naujas galimybes bioregionalizacijos studijoms paleobiogeografijoje. Mašininiu mokymusi paremtas metodas pavadintas „HespDiv“, trumpiniu nuo hierarchinio erdvinių duomenų suskaidymo (angl. hierarchical spatial data subdivision). Kita vertus, dėl savo universalumo metodas galės būti pritaikytas netgi tokiose nuo paleontologijos nutolusiose srityse kaip epidemiologija, kriminalistika ar ekonomika“, – aiškina VU tyrėjai prof. A. Spiridonovas ir L. Daumantas.
Inovatyvus metodas gyvybės erdvėlaikinei evoliucijai pažinti
„HespDiv“ metodas yra skirtas bioregionų riboms nustatyti, analizuojant erdvinius organizmų rūšinės sudėties duomenis ir padalijant šiuos duomenis į vientisas geografines sritis (1 pav.). Įrankis ypač naudingas paleobiogeografijoje, tyrinėjant istorinį gyvybės Žemėje pasiskirstymą. Jį pasitelkę galime suprasti, kaip praeityje gamta lėmė ištisų rūšių grupių susiskaidymą į atskirus bioregionus galimai ilgais laiko tarpais, kur šios rūšių kartos turėjo sugyventi ir koevoliucionuoti, ir kaip šie bioregionai keitėsi ir sąveikavo tarpusavyje per geologinį laiką“, – sako prof. A. Spiridonovas.
„HespDiv“ metodo svarba paleontologiniuose tyrimuose yra ta, kad jis geba identifikuoti bioregionus, kurie savo savybėmis atitinka Bretskio hierarchijos vienetus. Ši naujoji gyvybės hierarchijos schema susilaukė labai daug atgarsio, tačiau iki šiol nebuvo metodo, pritaikyto tokiems ekogeneologiniams biotos esiniams identifikuoti.
Pagrindiniai metodo principai ir privalumai
„Pagrindiniai šio metodo privalumai – lankstumas ir hierarchiškumas. Trumpai tariant, „HespDiv“ veikia atlikdamas pakartotinį erdvinį vienos tyrimo teritorijos duomenų skaidymą į dvi vis mažesnes ir mažesnes dalis. Padalinimams naudojamos įvairių formų linijos, kurios pagal pasirinktus kriterijus geriausiai perskiria duomenis erdvėje. Tokio proceso rezultatas yra tvarkingai, hierarchiškai suskaidyta erdvė pagal norimas duomenų savybes. Kadangi hierarchinės struktūros yra labai plačiai paplitusios tiek gamtinėse, tiek žmonių sistemose, galimybė tokiu būdu analizuoti įvairios kilmės duomenis yra daug žadanti. Šią galimybę mes stengėmės maksimaliai realizuoti kurdami kuo lankstesnę programinę įrangą, kad su ja iš tiesų būtų galima įvairiais kampais nagrinėti įvairius duomenis“, – sako L. Daumantas.
Mokslininko teigimu, šis tyrimo būdas taip pat užtikrina erdvinį išskirtų teritorijų vientisumą ir leidžia nesunkiai įvertinti rezultatų patikimumą. Erdvinis išskirtų teritorijų vientisumas yra svarbus, nes vientisoje teritorijoje viskas yra labiau susieta dėl geografinio artumo. Pavyzdžiui, rūšine sudėtimi identiškos bendrijos, erdvėje atskirtos viena nuo kitos geografinio barjero (pvz., kalnų, upės, jūros), dėl skirtingos genetinės sudėties ir susietumo su skirtinga vietine gamtine aplinka ir kitokiais geologiniais ar istoriniais įvykiais ilgainiui praras panašumą ir „nueis savais evoliucijos keliais“. Kitaip tariant, erdvėje nevientisų teritorijų biologinės sistemos elgiasi skirtingai ir todėl jas verta traktuoti kaip skirtingas, nepaisant esamų panašumų. Tas pats dėsningumas tinka ir žmonių sistemoms.
Kita vertus, priešingai nei daugelis kitų, „HespDiv“ metodas leidžia įvertinti rezultatų patikimumą. Paleobiogeografijoje bioregionų ribų subjektyvumas – rimta problema: skirtingi mokslininkai palaiko skirtingas bioregionalizacijos schemas, o skirtingi bioregionalizacijos metodai ar skirtingas jų taikymas dažnai lemia skirtingus rezultatus. „HespDiv“ metodas išsiskiria, nes leidžia sužinoti kiekvieno gauto padalinimo statistinį reikšmingumą ir gali parodyti, kaip bioregionų ribos varijuoja priklausomai nuo metodo taikymo būdo (parametrų verčių) ir duomenų sudėties. Šie integruoti automatizuoti rezultatų patikimumo ir stabilumo atskleidimo būdai lemia „HespDiv“ objektyvumą ir patogumą naudoti.
1 pav. Pagrindiniai „HespDiv“ metodo veikimo žingsniai: 1) tiesių padalinimų generavimas ir testavimas; 2) geriausio tiesaus padalinimo identifikavimas; 3) pasiruošimas netiesinių padalinimų paieškai; 4) netiesinių padalinimų generavimas ir testavimas; 5) geriausio padalinimo identifikavimas; 6) geriausio padalinimo naudojimas suskaldant tyrimo plotą į du regionus ir 1–6 žingsnių kartojimas su šių regionų duomenimis.
Įrankiu galės pasinaudoti epidemiologai, kriminalistai ar ekonomistai
„Taikyti „HespDiv“ metodą galime ten, kur turime gausesnius erdvinius duomenis, kurių savybės varijuoja priklausomai nuo vietovės, ir yra mokslinis ar praktinis interesas suprasti šią erdvinę savybių variaciją. Taigi, nors metodas daugiausia kurtas siekiant rasti objektyvias ribas tarp fosilijų sudėtimi labiausiai besiskiriančių regionų (kas labai aktualu paleobiogeografijoje ir apskritai praeities gyvybės pažinimo srityje), jis puikiai gali būti pritaikytas netgi tokiose nuo paleontologijos nutolusiose srityse kaip epidemiologija, kriminalistika ar ekonomika. Pavyzdžiui, turint erdvinius nusikaltimų ir su jais susijusių socioekonominių, demografinių ir infrastruktūros rodiklių duomenis, panaudojus sukurtą metodą būtų galima atskleisti ribas tarp miesto dalių, kur vyrauja skirtingi nusikaltimų dažnį lemiantys veiksniai“, – vardija L. Daumantas.
Mokslininkų teigimu, toks įrankis gali padėti išsiaiškinti, kad, pavyzdžiui, vienose vietovėse nusikalstamumas labiausiai susijęs su vietos nuošalumu, kitur su neišvystyta infrastruktūra (pvz., prastu apšvietimu, kamerų trūkumu), o dar kitur – su žmonių susibūrimais. Taigi metodas padėtų rasti veiksmingiausius nusikalstamumo lygio mažinimo būdus priklausomai nuo vietovės. Analogiškai metodą galima būtų pritaikyti nagrinėjant susirgimų erdvinę statistiką epidemiologijoje ir ekonominių rodiklių (pvz., įstaigų pelningumo) duomenis ekonomikoje.
„HespDiv“ metodo taikymas paleobiogeografijoje
„HespDiv“ galimybės jau buvo pademonstruotos naudojant mioceno žinduolių pasiskirstymo Jungtinėse Amerikos Valstijose duomenis. Pritaikytas metodas atskleidė hierarchinę bioregionų sistemą, vyraujančius pagrindinius tris bioregionus (2 pav.), nulemtus geografinių paplitimo barjerų, gamtinių sąlygų erdvinės kaitos ir šios kaitos nenutrūkstamumo. Stipriausi padalinimai susiję su topografiniu požiūriu išskirtinėmis JAV mioceno vietovėmis, tokiomis kaip Uoliniai kalnai, Baseinų ir kalnų provincija, aktyviais vulkanais Šiaurės vakaruose ir vandenynų daromu poveikiu pakrančių klimatui ir biotai.
2 pav. Bioregionų hierarchinė sistema, aptikta naudojant „HespDiv“ metodą mioceno žinduolių pasiskirstymo Jungtinėse Amerikos Valstijose duomenyse. Padalinimų etiketėse nurodyta: padalinimo eiliškumo numeris, padalinimo hierarchinis rangas (romėniškas skaičius), padalinimo stiprumas (Morisita–Horn panašumo indekso vertė tarp atskirtų regionų duomenų; kuo mažesnė, tuo padalinimas stipresnis), padalinimo statistinis reikšmingumas (žvaigždutė). Reikšmingiausi bioregionai išskirti pirmu ir ketvirtu padalinimais (Vakarų pakrantė – Šiaurės vakarai, Centrinės lygumos ir Pietryčių teritorija).
Pasak mokslininkų, objektyviai nustatytos bioregionų ribos ir jų hierarchinės struktūros yra labai svarbios įvairiuose paleontologiniuose tyrimuose, kadangi jos perteikia fundamentalią kontekstinę biologinės įvairovės erdvinės struktūros informaciją. Šiuo metodu identifikuoti bioregionai gali būti naudojami kaip teritoriniai vienetai imtims sudaryti lyginamuosiuose erdviniuose tyrimuose.
„Suteikdamas įrankį, kuris integruoja erdvinį vientisumą ir hierarchinę struktūrą, „HespDiv“ padeda mokslininkams tyrinėti sudėtingą ekologinės dinamikos ir evoliucinės istorijos sąveiką. Taigi „HespDiv“ yra reikšmingas žingsnis į priekį biogeografijos srityje, siūlantis mokslininkams galingą įrankį praeities ekosistemų erdvinėms struktūroms ir jų evoliucijai per geologinį laiką atskleisti. Sukurta programinė įranga yra atviro kodo, laisvai prieinama visiems suinteresuotiems vartotojams. Ją galima parsisiųsti ir instaliuoti R programinėje aplinkoje“, – sako VU tyrėjai.
