发 表 你 的 评 论 ......
还没有评论,抢沙发...

全部热门评论

用天文算法追踪鲸鲨,你听过么?
#前沿
(文/Brandon Keim)根据哈勃望远镜星际勘查的算法,勤俭节约的编码员设计出了依据斑点鉴别鲸鲨的软件,它堪称生物学家的福音。该程序正在募集持有照相机的公民的帮助,希望利用众人的力量完成研究人员跨越时空和海洋追寻世界上最大鱼类的设想。 在生态海洋公司的鲸鲨图片鉴别库中,用户可以上传图片到数据库,供研究人员分析和归类。摄影师不仅可以了解他们拍摄的动物,而且在它每次出现时还会收到图片邮件。同时,科学家将通过数据研究鲸鲨种群数量的趋势和鲸鲨个体的成长历程。 “如果在皮肤中植入标签,它很有可能损坏或脱落。但我们(通过这项技术)可以在鲸鲨的余生中持续追踪。”生态海洋公司项目的参与者、佐治亚水族馆的鲸鲨专家艾尔•德芙如是说,“它可以帮助你永久地识别和追踪动物,而且不会对它们造成伤害。” 该程序的灵感来源于开罗的一名英语老师杰森•霍尔姆贝格,他沉迷于潜水。他在2002年吉布提之旅中第一次看见了鲸鲨,并立刻爱上了这种巨大、温顺的鱼类。在他的陪同下,研究人员们完成了那年的秋季远征考察。 他们使用了标记重捕法计算鲸鲨的数量。研究人员们给鲸鲨们带上塑料标签,然后记录在之后数年中重新出现的数量,并基于这个数量他们可以计算出种群的大小和发展趋势。虽然这是生物学家的基本套路,但却很难应用在鲸鲨身上,它们很容易摆脱标签,游弋到任何研究小组都无法观测的区域。 霍尔姆贝格说:“我问研究人员,‘未来我们可以见到它们的百分比有多少?’他们说,‘低于百分之一’,所以我觉得有改进的空间。” 如今霍尔姆贝格已经是生态海洋公司科技作家中的一员,当时他发现鲸鲨皮肤的图案各不相同,所以想到能否用它们代替标签。他通过冬季的一次对话邀请到了澳大利亚的鲸鲨研究者布拉德•诺曼加盟。第二年,他们开发出了图案鉴别程序,原理基于点图案的X和Y坐标。接着,研究人员把结果与鲸鲨的图片做了比较。 这是最基本的方法,但万事开头难。很快,他们获得了鲸鲨热衷者、美国宇航局天体物理学家的扎文•阿尔祖马尼扬的帮助,学习到了普林斯顿大学天文学家埃德•格罗斯的工作成果,他开发的一种算法可以通过比较天空的图片辨别恒星图案,这与鲸鲨鉴别非常相似。 格罗斯的方程是为使用哈勃望远镜的天文学家开发的,而霍尔姆贝格的同事们把它们改编成了生物学家研究地球上最大鱼类的武器。该算法不仅达到了他们的期望,而且方式简洁,其中计算了点图案中每个可能三角形的性质,并把它们作为比较的基础。他们的成果于2005年发表在《应用生态学报》上,标题是“一种天文模式匹配算法在鲸鲨计算机辅助鉴别上的应用”。 这项研究使生态海洋公司的鲸鲨图片鉴别库不停扩大,目前已经拥有约2800种不同鲸鲨的32000张图片,上传人数多达2600人——其中不仅包括研究者,还有那些碰巧遇到鲸鲨的摄影者。它目前已经是全球最大的生态数据库,以供给来自莫桑比克、伯利兹、墨西哥和澳大利亚的鲸鲨研究者们使用。 数据仍在校准过程中,因为在生物统计学家更新方程并完全确认新方法推出的种群数量前,还要记录数年的数据。但德芙说,它非常有前景。 因为鲸鲨的图案是永久性标签,所以研究人员可以在极长地时间内收集单个动物的数据。“如果我们发现动物时可以知道它三年前的大小,那么就能得知它的生长速度。这是非常有用的信息,如果没有永久识别个体的方法,得到这些信息简直是天方夜谭。”德芙说。 “鲸鲨的另一个特点是它们是高度洄游种群。它们不在意国界。这项技术带来了无国界识别的可能性。”他补充道,“如果我加上了标签,那么只有我自己能够识别,这对其它国家的研究者没有帮助。斑点图案则是世界性的。” 这个方法不仅仅局限于鲸鲨识别。它也被用来辨别北极熊的胡须和座头鲸的鳍形。对北极熊使用标记重捕法十分困难而且可能造成伤害。本周末,生态海洋公司将发布此软件的通用、开源1.0版本。霍尔姆贝格希望研究人员能使用它鉴别任何带有特殊图案的动物,从而放弃标记重捕法。 免费软件可以完成数据管理的工作。“我们希望建立学者合作渠道,把只愿意编程的计算机科学家、有技术恐惧症的生物学家和使用数据做预测的统计学家联系起来。”霍尔姆贝格说,“这可以成为物种研究的基本框架。” 霍尔姆贝格还希望其他程序员能够加入他们的团队,把编程技术应用在更有价值的项目上。“选择你最关心或热爱的物种,选择研究它的科学团队,然后满足他们的技术需求。”他说,“我自己并不是一个高明的程序员,不过虽然我不合格但产量却很高。你们还在等什么呢?” 博主介绍: Brandon Keim出生在Maine,现住布鲁克林,这是个让他感到大自然蓬勃生机的地方,它们会在任何想象不到的地方生长。作为文化和科学的自由作家,他感兴趣的领域十分广泛,如科学,文化,历史和人性。他的作品遍布各个角落,如Wired.com, the Christian Science Monitor, USA Today, ABC News, Seed, Psychology Today 和 Nature Medicine。