研讨职员应用人工智能技术提醒一亿年前虫豸的拟态行动

起源：南京古生物所 2021-08-20 12:09

自然界中，植物可以演变出纷纷简单的生活战略，如各种罕见的拟态和假装行动。这些神奇的“假装术”，可以帮忙植物规避天敌，还可以使捕食者更好地暗藏本人以便高效捕获猎物。作为多样性最高的生物，虫豸能演变出分歧的形状构造来完成这种生活战略，比拟罕见的是拟态动物和覆物假装。虫豸拟态动物是指虫豸模拟其生存情况中的动物以到达假装的后果，如竹节虫拟态树

自然界中，植物可以演变出纷纷简单的生活战略，如各种罕见的拟态和假装行动。这些神奇的“假装术”，可以帮忙植物规避天敌，还可以使捕食者更好地暗藏本人以便高效捕获猎物。作为多样性最高的生物，虫豸能演变出分歧的形状构造来完成这种生活战略，比拟罕见的是拟态动物和覆物假装。虫豸拟态动物是指虫豸模拟其生存情况中的动物以到达假装的后果，如竹节虫拟态树枝、螽斯拟态树叶等。覆物假装是指虫豸被动应用情况中的各类资料遮盖体躯，从而到达假装后果的行动。覆物行动是虫豸假装术中奇特简单的一类，必要虫豸同时具备鉴别、采集、携带资料的才能以及相关的形状学顺应。 然而，在漫长的地质汗青中，虫豸的这些假装本事是若何来源及演变的，知之甚少。此外，因为化石保管的不齐备性，对化石中拟态行动的断定只能依靠肉眼察看与客观断定，短少定量化的阐发与断定。

近日，中国迷信院南京地质古生物研讨所博士生许春鹏在研讨员王博的指导下，与武汉年夜学传授崔晓辉、研讨生樊丽单干，在一亿年前白垩纪缅甸琥珀中发现了一类奇特的虫豸拟态动物以及一系列虫豸覆物行动的化石记载。该研讨报道了中生代首个直翅目虫豸拟态动物叶片的记载，以及啮虫目和半翅目蟾蝽科虫豸最陈旧的覆物行动记载。同时，该研讨利用深度培训中孪生神经网络，对化石虫豸的拟态行动开展了定量阐发，验证了古虫豸的拟态行动，并为其提供了新的断定模子与办法。相关研讨结果在线颁发在《岗瓦纳研讨》（Gondwana Research）和《汗青生物学》（Historical Biology）上。

本次报道的拟态动物的虫豸为直翅目蚤蝼科的虫豸，该物种被定名为“王氏拟叶蚤蝼”。从形状上察看，拟叶蚤蝼与同时期苔类和卷柏类动物表示出了极高的类似性：中足腿节与胫节折叠后，与卷柏类动物的小叶极端类似；后足腿节异常膨年夜，与卷柏类等动物的叶片极其类似。颠末器量，拟叶蚤蝼与卷柏类等动物在尺寸上也较为接近，更证实了拟叶蚤蝼的拟态行动。

该研讨初次利用孪生神经网络对地质汗青时期的拟态行动进行了定量阐发，并提供了一套初步的定量断定模子与办法。孪生神经网络是近年来新倒退的人工智能阐发技术，被普遍利用于图像类似度掂量中。其次要应用对立的思维，每次输出一对图片，使得经算法优化的目的与类似图像对间隔更小，不类似的图像对之间间隔更年夜。孪生神经网络还可以提取肉眼无奈察看到的多维信息，从而对分歧图片之间的语义间隔进行定量化盘算。由此，便可以定量化盘算出分歧图像之间的不类似度数值，从而主观地判断分歧图像之间的类似性。

研讨通过孪生神经网络的定量化盘算进一步证实拟叶蚤蝼的拟态行动。使用来自TLL（类似图像对）数据集的1836个图像对对孪生神经网络进行初步训练，并使用来自LIMD数据集（现生拟态动物虫豸与被拟动物的图像对）的1453个图像对进行微调。而后通过对LIMD数据集残剩的665个图像对不类似度的盘算，得呈现生虫豸是否拟态的断定值域。再对FIMD数据集（化石中拟态动物虫豸与被拟动物的图像对）不类似度进行盘算，以现生的断定值域为根底，进一步得出化石中虫豸是否拟态的断定值域。

研讨发现了七枚覆物假装虫豸，波及两年夜类虫豸（啮虫目和半翅目蟾蝽科）。此中，六枚啮虫目虫豸包含三个形状品种，一枚蟾蝽科虫豸包括一个形状品种。该蟾蝽科虫豸的背上笼罩有年夜量的碎屑物，包含泥土颗粒、砂砾和动物碎屑等。这类虫豸有能够应用背部的刚毛将碎屑物资粘在其背上。研讨还显示，在有花动物年夜辐射之前，年夜部门具备覆物行动的虫豸，都曾经演变出了覆物假装这一简单行动。(100yiyao.com）

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