" m0 N8 _& k& p3 O. R0 k+ M& g& _
$ i8 `$ a( X7 z2 C0 b 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。
& z: ?) K2 @/ J- ]( _' O5 k
: w+ g8 {* B" m! M1 j / n& v4 o6 i) Q7 M
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。
- ^) V$ i/ h7 ~, l1 P7 o- g( t
/ `, r2 ^! E. B) G. [3 n( i" y! n
# L& s; Q0 m `% o7 l/ 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。
' R! s g) c# |0 O3 S
2 k- X: {4 {% r! F7 D" M % K9 ]5 @( E4 [% g8 L: J" h5 x9 V
2 S0 L$ @/ S5 u K
7 S& d3 ~: ?9 s& _( [$ u" G
7 }1 ^1 K1 K3 n: l- }6 V
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。 5 S/ h0 q* z+ S$ U4 p7 D, ~7 d1 X
5 c! H$ |: s* J
1 i) J; T& v4 O0 J0 X - J. f8 [% W9 k& w
- N U9 [9 g/ t( X
" m' G; x+ j& ]: \: h( }! b1 d& S 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。 4 Q8 |) ?# d; P) b. a
& A3 n/ }8 s- a5 C$ F [
: s' R) z$ 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。 ' L4 T) V( H6 K' Y) x# W5 Q
. M) [% R2 ]0 |% e3 v8 D; @# w 9 ^2 S- k& l1 `- s
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）。 * _5 y1 n U; a5 K; D7 Z
" _4 {6 }. }3 R2 e2 I0 H" k 2 H6 {" ~3 Z3 w, k5 W4 m* ^. E
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）。
" ~1 C% ` Y, Z4 ?) z& Y 9 E! {7 ]0 ]0 @ K3 f
; J" {. Q; H- ? ! g7 {5 Q/ n3 c& v3 Z% k$ }
9 G$ N" }3 n2 ~: g- ]: c
7 b0 }. c8 P2 c- ?: R% @! ^$ j
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。” 3 J( V$ w- Q" X8 k
8 d7 ]+ |6 g9 E6 M# b8 I/ N2 ~! ~
! ] R& s4 U" W4 p, L6 R/ i( u! Q
' Y2 V Y: R% q5 k5 j
5 n7 F# ~7 ]' r9 [0 J a. E0 }6 \% M, l8 \' I( K! M
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。 : E# v5 J' D7 z3 F
+ l9 U8 a$ l+ Y9 L% s5 [$ o8 \
, k2 B9 C" r9 A J+ ^
! K/ t: ^( V9 _$ J* T0 H$ D6 E. G
% r# T( E! N3 N1 ^+ O2 {
+ `5 ]1 z# X6 Z2 H O6 m' M 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。
( d$ m9 r- n6 {! `9 \
" U. w2 X6 a5 K9 P) [ 9 J- c: {' X) Z* K
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。
' }! h+ F4 `) E1 a/ @, l/ }+ v" @
" J8 x/ [, U# K ^4 T4 A, z3 \4 \ / c. M) s5 Z+ u4 Z
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。”
* e- u3 e: p* M& d; g& l' x% j
P" R0 Y5 W2 r2 _8 d, ?
* @% C$ |8 ^. f: O4 w- o 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。 * a2 V$ C1 y% y# E
( m9 R d6 p! p( n" H
2 R8 h$ m7 p! y0 r" u 举报/反馈 3 J* C. S9 B( |4 @/ k3 R3 k
! c$ T) b7 n1 ^, A) m# j3 d! J; t; L2 J5 S
4 H, f# d, i7 A( q0 v- {+ o. D# a, e; ] q- [2 ^$ F4 H6 O6 z: g4 E
% K8 ^$ C$ d& y* ?3 i+ W
| 
