人們一直認(rèn)為果蠅“頭腦”簡(jiǎn)單,，俗話說(shuō)“沒頭的蒼蠅”,。但中國(guó)科學(xué)院生物物理所研究員唐世明研究成果修正了人們的“偏見”。與人類智商差別極大的低等動(dòng)物的果蠅,，同樣有著過(guò)目不忘,、能夠吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的本領(lǐng)，具備高等動(dòng)物的識(shí)別特征和具有復(fù)雜的視覺信息處理機(jī)制,。他作為第一作者的《果蠅的視覺模式識(shí)別具有視網(wǎng)膜位置不變性》論文,，發(fā)表在8月13日出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志上。
以唐世明帶領(lǐng)的課題組為主通過(guò)與德國(guó)同行合作,，使用自行研制的一個(gè)細(xì)小飛行模擬器,，觀察檢測(cè)果蠅的視覺模式識(shí)別能力，果蠅的身體包括眼睛都被固定在一個(gè)力矩測(cè)量裝置上,，果蠅雖然不能飛走,，但所看到的視覺目標(biāo)可以受果蠅飛行扭矩的控制移動(dòng)，就像果蠅在不同的圖形間飛來(lái)飛去一樣,。實(shí)驗(yàn)中,，當(dāng)果蠅試圖轉(zhuǎn)向某個(gè)圖形時(shí)，身體會(huì)受到熱懲罰,，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間訓(xùn)練,，而較多地轉(zhuǎn)向另一個(gè)安全圖形。唐世明的妻子許書平充當(dāng)實(shí)驗(yàn)員,，成功地操縱了這一實(shí)驗(yàn),，也成為發(fā)表論文的四位作者之一。
曾學(xué)習(xí)機(jī)器人控制專業(yè)的唐世明,，發(fā)揮他學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì),，發(fā)現(xiàn)并證明了果蠅的視覺具有位置不變性，也就是說(shuō),，當(dāng)物體出現(xiàn)在視野的不同位置,，或者物體按比例縮放、物體旋轉(zhuǎn)一定角度后,，果蠅仍然能夠?qū)⑦@一物體識(shí)別出來(lái),。
外國(guó)專家評(píng)論所說(shuō)，唐世明的這一研究成果證明,，“僅具有簡(jiǎn)單神經(jīng)系統(tǒng)的果蠅,，可能使用了與高等動(dòng)物類似的視覺信息處理機(jī)制,，比如在靈長(zhǎng)類動(dòng)物上發(fā)現(xiàn)的重要的高級(jí)知覺機(jī)制”。這一發(fā)現(xiàn),，使得昆蟲視覺與脊椎動(dòng)物視覺在認(rèn)知層面上統(tǒng)一起來(lái),，是昆蟲視覺神經(jīng)機(jī)制研究取得的一個(gè)重大突破。
中國(guó)科學(xué)院生物物理所３３歲的青年科學(xué)家唐世明,，經(jīng)過(guò)１年多來(lái)對(duì)果蠅進(jìn)行巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和研究,，發(fā)現(xiàn)并證明低等動(dòng)物與高等動(dòng)物特別是人一樣具有相同的視覺不變性，即同樣的圖案出現(xiàn)在視野的不同位置仍能被識(shí)別,，或圖案按比例縮放后仍能被識(shí)別，或圖案旋轉(zhuǎn)一定角度后仍能被識(shí)別,。它表明果蠅的頭腦具有復(fù)雜的視覺處理機(jī)制,，對(duì)于人類關(guān)于視覺神經(jīng)機(jī)制的研究及進(jìn)化論哲學(xué)認(rèn)識(shí)都有重要啟示。該研究論文發(fā)表在８月１３日出版的第３０６期美國(guó)《科學(xué)》雜志上,。
據(jù)介紹,，此前人們一直認(rèn)為果蠅頭腦簡(jiǎn)單，只能按模板匹配識(shí)別圖形,，如果遇到同樣目標(biāo),，位置稍有改變就認(rèn)不出來(lái)了。相關(guān)研究也認(rèn)為,，螞蟻用左眼不能認(rèn)出右眼看過(guò)的東西,。唐世明的研究成果改變了人們以往對(duì)昆蟲視覺的理解，使昆蟲視覺與脊椎動(dòng)物視覺在認(rèn)知層面上統(tǒng)一起來(lái),。
唐世明在８月１３日舉行的新聞發(fā)布會(huì)上介紹,，該項(xiàng)研究成功的關(guān)鍵在于他“對(duì)簡(jiǎn)單問(wèn)題的巧妙思 考”。他畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)火箭和飛機(jī)專業(yè),，曾經(jīng)在碩士和博士學(xué)習(xí)期間,，對(duì)自動(dòng)化控制、機(jī)器人有過(guò)頗深研究,。由于自動(dòng)化控制與人工智能密不可分,，他對(duì)生物體的視覺識(shí)別也產(chǎn)生了濃厚興趣，于是設(shè)計(jì)使用飛行器模擬器檢測(cè)果蠅的視覺模式識(shí)別能力,。
他把果蠅的身體包括眼睛都固定在一個(gè)力矩測(cè)量裝置上,，果蠅雖然不能飛走，但所看的視覺目標(biāo)可以受果蠅飛行扭矩的控制移動(dòng),，就像果蠅在不同圖形間飛來(lái)飛去一樣,。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)果蠅試圖轉(zhuǎn)向某個(gè)圖形時(shí),，身體會(huì)受到熱懲罰,，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間訓(xùn)練,，果蠅就知道其中某個(gè)圖形是危險(xiǎn)的，而較多地轉(zhuǎn)向另一個(gè)安全圖形,。嚴(yán)密的邏輯思維和巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使唐世明的研究突破了果蠅視覺不變性的關(guān)鍵,。
據(jù)中科院生物物理所有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)介紹，唐世明的原創(chuàng)性儀器研制和嶄新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，不僅為他的研究目的打下了良好的方法學(xué)基礎(chǔ),，而且是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的發(fā)明，打破了德國(guó)人對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的壟斷,，使我國(guó)在該領(lǐng)域中的系列研究得以在國(guó)內(nèi)完全獨(dú)立地開展,。
據(jù)科學(xué)家們介紹，視覺不變性背后隱藏著深?yuàn)W的神經(jīng)機(jī)制,，目前人類還不能從本質(zhì)上解釋視覺不變性,，這也是理解腦最主要的障礙之一。視覺不變性的神經(jīng)機(jī)制研究將揭示概念如何形成,、如何儲(chǔ)存,，有了概念才有思維和內(nèi)心世界的構(gòu)建，因而視覺不變性研究將是理解腦之智慧的關(guān)鍵和切入點(diǎn),。
