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长久以来，深深的海洋底层的奇异生活，对人类的观看、学习和研究来讲，一直是一个挑战，海底生物生活在漆黑的黑暗中、冰冷的温度里、以及承受巨大的压力。自然选择的结果使这些生物身体部位奇特、结构杂乱无章。按照人类标准，这些生物俨然犹如外星生物。 9 l5 r0 J0 z; D- s. o, e5 V# e x: j
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- M' S! D% N+ L8 w 现在，一种新型的激光扫描摄影，正在照亮这些最超凡脱俗的生命形式。深海渊里的陌生的生物软体，由像水母似的黏液状和胶状材料制成，它们具有半透明部件和黏糊结构的迷宫，包括长丝、黏液、外壳和用于收集食物的细孔过滤器。最近，在西澳大利亚州的深处，科学家拍摄了一种胶状类型的虹管水母（学名：Siphonophorae），其长度达45米，这是目前世界上最长的海洋生物。
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0 L# I* Z3 u& e2 c$ f) ^ 有了这种新的激光扫描摄影工具，海洋生物学家就可以对海洋中一些最怪异、最神秘的生物进行精细梳理。如下图所示的海底尾鱼（学名：larvacean）三维（3D）重建及其内部复杂结构。 , T' U% i' I9 u9 V; k
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( }( c5 a# f0 d L2 ` 这一最新激光扫描摄影技术论文，题为：“使用DeepPIV揭示深海中的神秘黏液结构”，发表在最近一期的《自然》杂志上。 ! w7 L: E' E& K8 Z! B. c' h) ^' k
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该论文描述了一种用于研究这些半透明生物的成像设备，它发出一束细小的扇形激光，扫过生物，从内部流和组织中收集反向散射的光线，然后将这些信息收集馈送到计算机中，从而以视觉方式细微地重建生物。该设备称为DeepPIV成像系统，可以像对人体的CT扫描一样显露内部。 & l* \% G6 _. M/ \; A' ?* f, Q
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DeepPIV，英文全称：Deep Particle Image Velocimetry的简称，译为：深度粒子图像测速仪。粒子图像测速技术（PIV）是一种流动可视化的光学方法，用于获取流体中的瞬时速度测量值和相关属性。流体中填充了示踪颗粒，带有颗粒的流体被照亮从而颗粒可见。示踪粒子的运动用于计算所研究流的速度和速度场方向。 ! @ e2 a: }' M6 l9 f( c) c
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典型的PIV装置包括一台照相机、频闪仪或激光器，其光学装置可限制照明的物理区域，通常为圆柱透镜，可将光束转换为直线，一个同步器，用作控制照相机和激光器，种子粒子和所研究流体的外部触发器。光纤电缆或液体光导可以将激光器连接到镜头装置。 PIV软件用于对光学图像进行处理。通过人工智能的深度学习技术对光学图像进行处理，即称为深度粒子图像测速（DeepPIV）。 7 F9 Q" Q9 O, ]
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如下图所示巨型海底有尾鱼的内部和外部轮廓（左侧），以及DeepPIV成像系统的激光和照相机（右下侧）。
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% j3 {2 f7 X& ?- h, X1 w 从事这项研究的海洋生物学家布鲁斯·罗宾逊（Bruce Robison）说：“这真是惊人。” “这将以一种非常好的方式来解决问题。”这项新技术将有助于揭示粘黏的动物如何进行移动、觅食、繁殖和保护自己。“现在，我们有了一种可视化这些结构的方法，我们终于可以了解它们的功能了。” , y; K8 y6 t; T$ W) u
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: u/ J$ x. T: G& \ 如上图图所示海底尾鱼的自然奇观，它可以分泌长达1米的气球状黏液喂养结构。在此大型结构中，有较小的拳头大小的过滤器，可用来收集猎物和微小的颗粒。 ! B# B5 }4 d* r3 @' q3 w L
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4 x3 A9 F' ]3 t) b+ b3 }; |' Q 如上图所示研究人员在船舱里将这种该新型装置对准海底尾鱼，在控制室屏幕上具体观察与操作摄像镜头。 ; T0 J) u! f- i" D C, @8 m5 ~
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该研究团队首次使用了这项新技术，可以绘制海底生物内部结构图，从而确定其精确的形状和部件的确切功能。增强的计算机功能可以将可视化效果转换为电影，从而能够有效地通过过滤器并检查其流程。
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到目前为止，这是首次有机会研究深层生物中如此复杂的结构，这种可视化“可以揭示自然界中某些最复杂的形式。”
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) J/ [. [# B/ \6 {6 N7 i$ n 这项新技术可能将对海洋科学产生重大影响，世界海洋如此广阔，漆黑深处的生物如此神秘。科学家估计，地球上超过99％的生物都生活在海洋中。总的来说，与陆地相比，全球海洋特别是深海，还是未知的。研究人员估计，多达一半的海洋生物仍未被发现，主要是中层深度以下的超自然生物。
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