( e, d% y4 f) N( x9 U 9 B$ P. f9 n1 S
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# x3 g# d# W, Q1 N2 `+ u
7 g. D4 j3 m* ^1 ]: Z
) j+ B; n8 J# p 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。
5 ?( k/ [8 H, E . i7 K2 d. v- \ d0 ?- t3 `3 n
# ], ]7 C# _3 V( Q( o0 E 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( V2 n6 ?7 j; Z) K 4 R! O) B/ D: p/ O+ @
( I9 I" O4 G6 a1 }) c$ |6 t: a
: M: y o2 Z& Q, M
$ Q! X( |; ?( P+ f9 w
g1 q3 c |# |. d! | 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。
: G+ Z* S3 M. U; Z3 M
" Y% \' w$ N4 S: M
6 D& \7 ^& j+ G' z. I0 F+ k & J# W t2 f9 B9 Z- q
: j, I2 L! t6 M) ?! Q
4 H$ n5 o# s" S; @/ D. U
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。
/ D+ p6 L4 G5 u! O
* a, c5 M7 v7 j2 i- z+ i
. `$ p+ S3 a; a% p7 {5 I 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。 4 Y& B- |, W/ ^# P7 d+ P+ e! {
# r0 A% B _2 a0 D
7 V6 l0 \- D& a0 E+ P 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）。 ~8 @ l& F6 K
& W6 g' |% C% H+ r* U& I 6 h9 V: }, ?% n; r( a9 h
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）。 ) B$ X4 A" h8 y' W7 S. n
' n& D" J5 @- C6 q% o9 i1 ^1 W$ c+ K% ]
" h) D- b* x% p3 e6 k& R( D
- z" n( E0 X, v* m' s) u" ?' f
4 Z. j6 k2 v* A1 W% e
" ^2 [+ ^& t6 ]1 j0 O 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。” 1 {( f0 D {1 i0 Y& }! L
6 P9 j4 J( n% U# g" a1 T4 U- U 9 H% |' b& _+ \- c
$ q5 t5 j' O, y! e6 L2 P
1 ?7 v3 ~2 h5 a- A. C6 K# ?9 Z " n& M; U8 _' ]% _! ~/ Y1 n T0 V
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。
& ?+ |: p1 y# Z, M& ?3 ]
# \5 g' k: B* f8 N }
( k' J2 Z! ?+ e8 T3 h: | t / P) ]$ _7 F, T1 i! P7 C$ I
" C' W; c' @7 m5 C7 ]. V
+ ~8 b# R0 I% F3 _* \
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。
( A, j. K8 j* m* l 0 F# |, ?: v. v
# f2 S# P0 \& P, H/ h4 R5 @ 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。 7 W6 X" K8 A$ S2 `4 J5 L7 W
\: _8 p3 P+ h7 Q1 V4 y
1 @1 r/ y9 |5 [- R3 B4 o$ C 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。”
# z) r/ C5 O" H
8 j, Q6 y/ I m4 j 2 \; q! s/ |. D2 i$ {9 S, f& k# g
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" k/ ?, h9 u8 A3 Z
; T2 {$ ]0 K9 H" E) N 4 o' Y- r9 N7 W7 R
举报/反馈
$ |* J: q( Q# Q* h
% M* J* r0 X H1 C2 d3 y9 A) f1 m( @
* l- D5 {- r& _, v3 y! K- N ~7 `# E; R a, w5 {" }# N: d
" Q$ `$ o) c+ P | 
