- Q, W9 p; a1 b8 u1 Q7 M1 ^
: l% J, F2 J+ }) n: g- Y; F
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。 % P' d" f" \5 j4 K) x7 ^( N
6 r8 g. ^9 U5 W2 k
% b7 ^# D) r& d6 [! |! B, o, g4 S
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。
: F8 J/ z' U- y% N
; H. v: A! m' W
' \# P: m1 I5 _! Q4 k" N7 m 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。
" Z$ L! H) A: T+ O! _; n& i/ I
2 [9 ]5 z. S" t7 Z
5 V, N; N# }7 g# B5 p
& c5 l/ q" i0 H% i+ W 9 E# D0 r9 R, @/ _2 T' @$ g
i7 ^2 D1 o" m4 x" ]' ?8 ~* j+ ^
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。
& c0 M7 L9 F( O4 S; V
* P" t: z. Z2 {5 g# Y# F
1 x3 J7 W! y9 \- u5 Y' N
2 i* a( c; F( }! d
: ?8 |/ P: b* ?. d+ v+ U, q
: x$ z% E7 T1 c 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。
9 N! L+ ^- |" p8 h* N" {
' W. `! l! _. |! {
+ P. m* ?+ \+ h v* `* y% W1 d 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。 : w+ ~0 s I- l( Z
r7 h e5 V) |! z0 A
$ e6 \5 V" A8 X1 m5 r
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）。
. d, l2 G% `! n5 Y2 k% t4 U % X3 }: f- n8 \& p4 q
o3 [5 {8 z2 Q; I/ _7 g+ v' T
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）。 3 ?6 r( L9 l6 G4 _1 \. x8 m
7 B8 |0 b# v3 s6 J5 [
4 O/ I! s$ F# a# L1 l$ V1 f0 ^. \# f
\4 n. Y6 _0 o- [( O5 `
6 v: y- H$ X7 ^6 O# Y# {( G
m, l, N, i* [6 n5 X
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。”
]2 n/ N6 e. p( i( \ 0 n7 n$ y ]4 ]: s' B1 i
2 C3 ?* h8 R8 Q! U$ e 6 e$ E* |0 c+ G/ i- v I5 z
4 _0 V! A' n3 q4 t" \ e: D 5 P0 d6 e! U% e S- 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。 + t7 `) Z9 O! |
! _2 }& s9 r" z 5 W6 V& L) ?5 A9 h) n. P
! z' M( f& p$ R+ ~
$ I6 `0 Q$ \+ y- j' Z- l% Z* k
' x* y! ?/ u# B1 o5 ~# \+ 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。 4 L/ J! A L" h3 v& L
+ |7 h6 N" S# r* E4 ` * N( ^5 J: l# y8 y
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。
; u( q. `* s3 w/ m - F7 b: }+ ]' y6 L! }
' r. u) t0 q _ 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。”
; V1 e( u. B1 Q0 Y! o' h ( s! O& {$ V. c* K' v9 \
' }/ m J: C0 r 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。 - i, U9 N2 y( f/ a
: A4 N7 a8 t# R+ \; W9 D
5 p* u: ` }0 g9 c 举报/反馈
! Q! {7 O* ~) s7 V# {
4 B6 J: @# W+ F9 \2 B6 _: u3 d3 o+ s, P4 @
9 n5 b5 k, w3 a
7 E& y( P9 L! R& L" W0 M' G# v; B; c; @" ?7 S
| 
