% t& H; W2 O; ]; f) l) g0 V9 n
7 ^) R& b- j- ^% T; Y# p
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。
* [; U6 m" x" I. {+ O5 Q 7 V4 r* c# v0 e& k- B" ? \
8 }# G L5 q# [0 z
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。 6 f" m- v: Q' G0 S8 t1 r
% n1 n3 ?' W# Y/ f
( w. z5 q0 B5 j p8 W 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。 - o. t; {1 h7 w# C; W' W+ D% ?7 [
$ {; d, S+ |- r; r- [
0 I5 v, V! x2 {. a0 |$ K u 1 p% i0 G9 K1 `) r# d/ i
1 ^3 N4 K2 K: j4 u! z5 F7 J
2 K, I, W& q( w/ S+ B! P* o# {# W- H 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。 & t* K" W+ A R+ y6 y
2 {/ S- a0 E: ^7 K) ~$ _7 U9 v+ E" Q
9 n. K. s- U6 {- f* l
: A- P( c! \. `; q. \( T" `
' b: ?& B; {, z/ L) f
1 ]8 j" h* Z5 T; g' ^0 N1 f: _ 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。
1 S6 p4 g. b; b ` 2 a2 O6 H: [' v* ^" C
, Q8 b0 j* ~2 ` f% M" @: L 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。
* {0 [8 K8 q3 f& p$ k
" k/ q. _4 b6 \1 T: _ 1 ~; _0 }) F7 T2 C6 T
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）。
- {, }, Y4 C8 w3 N' s3 Z* M6 G V) p3 t& M, T9 f& C! z0 S
* n9 ^ o. G: K' r) ~3 g
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）。
+ y% `; T) J* L; y1 G* V2 Y. C [" M" T+ C1 { l( e
2 Z( k* G0 ?* c' c u5 z 8 l) K' _0 G2 q
- z. d* F9 a( l4 [! x' O/ Q; t4 x3 x) X
0 @9 H4 b4 @7 n
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。” - f: _" A, g0 u4 A1 v8 U
; W, d: s+ E) B
8 m5 s3 j$ O+ T8 c' }8 Q6 _4 E
4 W6 ?2 _1 l3 A v# ?
7 R; g* \4 D- v3 d2 c0 Q 9 B7 o3 H! d H& _
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。
; i' h w5 d- O# J
+ q3 K4 I2 f9 i6 _, f: E 6 i0 Y- n* @, |
' R' X" f- T0 G7 b5 Y! ^" h
/ W) ?$ Q6 F0 B1 M e" z
9 @$ {+ _3 @3 Z8 d) _ 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。 3 V7 Z; E( ~1 h3 N- {
4 [4 C6 v9 L7 C
. Y" `7 u6 k8 r d' Y0 { 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。
! ?$ C$ N% R2 ^; p& e* T/ F1 ?
9 ?# @! L* T K6 ] - E% f& D5 ~ L# E
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。”
6 g: d- D6 K" A1 g 7 s7 N# X- r8 ]* H- G
# F; b' V5 }0 j+ E 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。 + b1 F) K, ]& x/ l: ~) I1 h: \+ r
/ G2 Q8 t7 [8 C; e$ X6 z
7 E A! o/ V0 `$ N7 `, k0 D# W$ X 举报/反馈 0 P1 l3 Z4 [% _: X5 G
! a9 d0 Q' o& I, B( w0 Y- P9 |" B) [4 f/ m' }
, }. Z0 e9 A: D3 {5 o: b& `: M4 f# j8 L/ f) k! m" R
! v9 h- R: K4 g
| 
