出品：科普中国
建造：苏澄宇
监制：中国科学院计较机收集信息中间
这是一只螳螂虾：
图片来历：Wikimedia
关于螳螂虾，我们知道得最多的就是，它有着一双出拳快如闪电的拳头。
具体有多快，快到似乎一根压缩后被释放的弹簧，只需要1-2毫秒时候就可以完当作出拳，这个速度下，神经反馈都不足以改变已弹射的拳头。
慢动作下的螳螂虾出拳，击破螳螂虾的壳分分钟的事（图片来历：isolophobia）
不外今天我们的本家儿题并不是关于它的拳头，而是它的那双可以救人的眼睛。
螳螂虾眼睛怎么救人的，听着有点离谱？
不要焦急，先听毛遂自荐螳螂虾的眼睛。
图片来历：gycat
螳螂虾除了有着地球上最快的拳头，还有着有地球上最复杂的视觉系统。它和其他虫豸一样，用的是复眼。
它的复眼有3层感光细胞，每层细胞对分歧波长的光作出反映。螳螂虾一共有16种分歧类型的光感触感染器，能同时接收处置分歧波长的光线。注重，是同时。
螳螂虾的眼睛，dPR（dorsal Peripheral Region）是背部外围区，vPR（ventral Peripheral Region）是腹部外围区，二者大致对称；MB（Mid-Band region）是中心带状区
（图片来历：参考文献2）
此中3种光感触感染用来探测紫外光，9种用来探测可见光，其余的用来感触感染红外光。
比拟之下，人类的只有3种颜色的光感触感染器，红、绿、蓝，是以人类的可见光规模和螳螂虾比拟，小得不是一星半点。
这些感光细胞可以彼此自力平行地处置信息，感光细胞输出不经由过程神经比力，色彩信息直接从视网膜传到大脑。
这意味着大脑可以同时看到可见光和紫外光以及红外光。
在癌组织切除手术中，有时需要用到荧光卵白来标识表记标帜癌细胞，让癌组织切除变得加倍便利，这时辰会用到医用摄像机拍摄，及时展示在外科手术监督器上，便利大夫操作。
荧光卵白的标识表记标帜有可见光的，也有近红外光的，这是两种分歧波长的光。分歧的荧光可以标识表记标帜分歧的组织。生物体的一些部门对可见光有较好的接收和散射，而别的一些部门则对非可见光有比力好的接收和散射，包罗近红外光。
癌组织地点的位置分歧，所用的标识表记标帜体例也纷歧样。但有时辰环境比力复杂，同时需要两种荧光标识表记标帜。
这时辰，传统的摄像器材就不可了，因为一般的摄影器材要么可以拍下可见光，要么可以拍下红外光。摄影器材的“感光细胞”，也就是它的传感器局限了它的感光规模。
要申明的是，传统摄影器材并不是没有可以处置可见光和近红外光的传感器。早在2017年，某摄影器材厂商就开辟了全球首条目可以捕获可见光和近红外光的CMOS传感器。
一条目可以拍摄可见光和近红外光的传感器（图片来历：tokiox）
但，您想要同时在监督器上同时看到近红外光和可见光，靠这枚传感器仍是不可。因为它只能在两种模式下彼此切换，要么看到可见光模式，要么看到近红外光模式。
可以切换两种模式，在可见光和近红外光下看统一物体（图片来历：tokiox）
而我们的本家儿角，螳螂虾的呈现，给了科学家灵感。为外科大夫同时看到可见光和近红外光供给了可能性。
研究作者（图片来历：参考文献1）
Steven Blair是 Viktor Gruev尝试室的研究生，他开辟了一种和螳螂虾一样的，有3层感光材料的传感器。一共可以感知6种颜色的光波，红绿蓝和3种近红外光。
当然重点是，这颗传感器在顶层放置了两种滤光材料，就和螳螂虾一样，可以同时自力平行处置6种颜色光。
这样一来，外科大夫就可以用一台摄像机在统一画面下不雅察到可见光标识表记标帜和近红外光标识表记标帜的癌组织，一下就便利了良多。
研究人员在一次乳腺癌肿瘤切除手术中测试了他们的仿生当作像仪（红色标识表记标帜）
（图片来历：Courtesy: S. Blair et al Science Translational Medicine 2021）
大天然给我们的科技前进带来了无限的灵感，从仿蜂鸟的高铁的火车头，到活动员的鲨鱼皮泳衣，再到仿海豚的声纳系统，这样的例子数都数不完，而仿螳螂虾复杂的眼睛的当作像系统只是此中之一。
有人曾经好奇，研究那些野活泼物有什么用，跟我们人类一点关系都没有，还华侈经费。
我想此刻您应该大白了，大天然永远都是我们最好的教员。
参考文献：
1.Blair S, Garcia M, Davis T, et al. Hexachromatic bioinspired camera for image-guided cancer surgery[J]. Science Translational Medicine, 2021, 13(592).
2.张旭, 金伟其, 裘溯. 螳螂虾视觉当作像的特点及其仿生手艺研究综述[J]. 红外手艺, 2016, 38(2): 89-95.
3.https://www.camgle.com/news/zixun/20170213/6666.html
4.http://tokiox.com/wp/%E3%82%AD%E3%83%A4%E3%83%8E%E3%83%B3%EF%BC%9Acmos%E3%82%BB%E3%83%B3%E3%82%B5%E3%83%BC%EF%BD%A4global-shutter%E6%90%AD%E8%BC%89%EF%BC%9A%E5%8F%AF%E8%A6%96%E5%85%89%EF%BD%A5%E8%BF%91%E8%B5%A4%E5%A4%96/?lang=zh
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