% r' q) r2 a& ]3 ~9 q- G6 Z 1 [- s J* o! V/ G- a3 l0 d* `
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。 / f# ?! x. G' \# w, d$ @& m
, a, ~! ^+ C `
# L) p* J G" ] 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。 L2 A+ F1 y2 }/ C0 g- y% f e
' T. y0 O F/ \- j+ X
( t; w9 @4 Q2 y, W3 f0 v 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% N; v! F, t- l' H
4 A8 z! r: j3 x; r8 Q / b5 V& X$ X) Z c; y
7 P1 D2 n- L0 K1 w
3 a1 `( P0 L; N6 V# F # A) e x# t2 Y
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。 + n8 H/ g3 V2 B) z% a' C: K
! t( M6 ^) ?6 l. ]; x6 t) F: k: T8 J
1 Y2 `- j" y0 Z' B) _* B
: B5 s; P5 q& |2 [9 Z7 \
) v# T( I/ m# H4 ~' U3 C 0 V4 D% ^6 T$ o! e- V! S9 q
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。
( f& X/ ~0 w1 H4 E' @3 i % T$ V' w1 K0 U+ ?7 z' O
0 @+ `' X- P- r# e+ @& b7 i+ Z" 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。 8 |2 C; i( R2 @
$ G7 p% t, N! f9 q) ~' R
* p# A$ W( l1 ]8 [) Y' g5 J, I- \8 V
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 ~/ a3 G4 H0 {7 f' e
) f' Z# S) _7 n
# J' v0 N) u) ?& Q% r 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）。 8 h$ T8 C6 q9 D/ V( W" h
2 P7 l7 b5 ]" i1 M. d4 j* U % t! _& S/ H% p; i1 p1 y Y/ G6 q. j
8 c, N5 T, U. l% ~/ ?+ K4 n
5 H" i/ o& d# n6 I L6 U
8 q# V& r* c. q- ?; u 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。”
$ @8 `" R: J0 c x1 N+ n; o
) ]" a3 y) O4 u( i& ?# T/ R
l9 `0 H6 z" \. e* X
* Q+ c" g$ N( t% O; A" x# G2 \# r* a7 d . ^2 g3 D7 ~8 C2 F- @
7 S9 K1 C& R4 x k: `( W/ }; 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。
T" `0 K: p, k. s; }4 @/ v- A. ~
0 i$ i/ y) H$ |% y: K; q, W $ c: ? ^+ R' d' D( y
! O% }7 w$ ^( b: G, Y6 R
& ?; s' f' W& J, u% }8 I8 P
/ X9 Q7 M0 R1 K' l! H" r 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。 # B( K! v, o' w+ o: d8 `
: c* ~7 Q$ q4 N( {2 P4 S) u
3 n$ X7 k ^# M1 _6 X8 V
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。
) [1 C9 u( r- o0 H # u2 _$ |6 T) I3 o+ C
, h* k; |+ v0 s 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。” : _- E1 M( r; U; f! a. P0 H5 B
: P2 q; u1 \" ^5 T
/ P' Z% z. S* O5 j7 @: j! c( } 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。
' [& T% ?( b# L) T6 q% S 7 @" ], Z8 c0 @6 D# e
! m6 B) |2 ]( O6 I8 K+ y 举报/反馈
% Y9 `3 S& p. b6 E! t3 G ( o4 t& I2 y& u. A* D
7 C. c9 e, K8 F; _8 k4 y+ w
) O* w" d- J/ z; m3 Z9 ~( o) w2 x& w/ r# ~0 b
5 M. O% W7 v8 `9 e; p | 
