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講者 | 梁希同

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大家好，我是梁希同，現(xiàn)在在德國馬普所法蘭克福的腦研究分所工作，在這里我們研究各種各樣大腦的功能，但不只限于人類的大腦。今天就想和大家聊一聊我研究的神奇生物——烏賊。

每當(dāng)我跟人說起我研究烏賊的時(shí)候，大家首先就會(huì)問：好吃嗎？？和我們平常吃的章魚、魷魚有什么區(qū)別？

章魚和烏賊都屬于軟體動(dòng)物里的頭足類，因?yàn)樗鼈兊耐榷奸L在頭上。那我們怎么區(qū)分它們呢？

我們可以根據(jù)它們有多少條腿來區(qū)分。章魚一共有八條腿，平時(shí)喜歡獨(dú)居，生活在淺海的海底。

而烏賊除了有八條差不多一樣長的腿之外，還有兩條特別長的觸手。這兩條長觸手平時(shí)是可以卷起來收在口袋里的，所以你不一定能看到它們，

但是在捕食的時(shí)候，它們可以快速地彈射出來抓住遠(yuǎn)處的獵物，像這樣——

我們常見的墨魚、魷魚都屬于烏賊，其中墨魚和章魚一樣，是獨(dú)居動(dòng)物，生活在淺海的海底，也就是珊瑚礁周圍，生活環(huán)境豐富復(fù)雜一些。

而魷魚的生活環(huán)境就比較單調(diào)，它們像魚一樣成群結(jié)隊(duì)地在茫茫的大海里游泳，但它們游泳的方向和魚是相反的——魷魚是通過向后噴水的方式倒退著游。

為什么我們要強(qiáng)調(diào)它們的生活環(huán)境不同呢？這和我們今天的主題有關(guān)，在后面我們還會(huì)再提到這個(gè)問題。

但是無論是章魚、墨魚還是魷魚，它們都是兇猛的捕食者，會(huì)捕食一切比它們小的魚蝦蟹貝。它們的一生都過著快節(jié)奏的生活——吃得多，長得快，壽命短。

常見的章魚和烏賊的壽命只有一年左右，所以需要在短短幾個(gè)月里快速長大。世界上最大的大王烏賊，也只需要一兩年的時(shí)間，就可以長到一輛公共汽車那么長，生長速度相當(dāng)驚人。

但我覺得章魚和烏賊最神奇的地方，是它們擁有一個(gè)共同的技能——會(huì)變色。大家看，這只原本是黑色的章魚，它可以瞬間變色，天衣無縫地和背后的珊瑚礁融為一體。

而且更神奇的是，這樣的變色能力可以讓同一只動(dòng)物在不同的環(huán)境里變成不同的樣子。這里的每一張圖片里都藏著一只章魚，大家能找到它在哪里嗎？

▲ 向右滑動(dòng)查看答案

我想即使我標(biāo)出它們所在的位置，你也很難把它和背景環(huán)境區(qū)分開來。像這種以萬變應(yīng)萬變的技能，使得它們尤其能夠適應(yīng)珊瑚礁這種豐富多彩的環(huán)境。

同樣生活在這樣環(huán)境里的墨魚，也是變色高手。再來考驗(yàn)一下大家的眼力，你們能找到它在哪里嗎？

▲ 向右滑動(dòng)查看答案

  烏賊會(huì)嚇人！

烏賊的快速變色能力，除了用來隱藏自己以外，還可以用來和同類交流。比如說雄性和雌性會(huì)在身上變出不同的圖案，作為愛情的信號(hào)。

像上面有鮮艷斑馬花紋的就是一只雄性烏賊，下面這只圖案比較斑駁的是雌性烏賊。當(dāng)它們在約會(huì)的時(shí)候，如果出現(xiàn)第三者——另外一只擁有鮮艷斑馬花紋圖案的雄性，一場惡戰(zhàn)就在所難免。

但是有時(shí)候你會(huì)看到一些比較滑稽的變色，比如中間這只烏賊，看起來像是人格分裂了，

它的左邊身體變出了代表雄性氣質(zhì)的鮮艷斑馬紋——為了吸引左邊的雌性，但同時(shí)它的右半邊身體偽裝成了雌性的花紋，使得在右邊遠(yuǎn)處觀望的雄性烏賊以為它是雌性的，就不會(huì)來跟它打架了。

除了和同類交流之外，烏賊還會(huì)在捕獵的時(shí)候給獵物播放高速頻閃動(dòng)畫來把獵物炫暈。

大家看這只烏賊，它在抓一只螃蟹。

它們還會(huì)通過變色來恐嚇敵人。

這里它原本是試圖模仿這個(gè)背景，

但是在我的同事向它招手的時(shí)候，它會(huì)突然先變白，然后再朝著手的那一側(cè)變出一個(gè)黑色的眼點(diǎn)，這個(gè)眼點(diǎn)就像很多蝴蝶翅膀上的眼睛一樣，都是用來嚇人的。

那么烏賊和章魚是怎么做到控制皮膚瞬間變色的呢？這是我正在研究的內(nèi)容。

  最聰明的無脊椎動(dòng)物

為什么我們想研究章魚和烏賊呢？這個(gè)世界上已知大概有150萬種動(dòng)物，各自生活在各種各樣的環(huán)境里，有著千奇百怪的樣子和生活方式。在如此龐大的生物類群里，無脊椎動(dòng)物占了96%的種類。

但是目前絕大部分的生物學(xué)研究，都集中于以人類為中心的脊椎動(dòng)物，特別是哺乳動(dòng)物上，而這僅僅代表世界上千分之三的動(dòng)物物種。在無脊椎動(dòng)物中，被研究得比較多的是果蠅，這代表著物種最多的那個(gè)類群——昆蟲。

僅次于昆蟲的第二大類群就是軟體動(dòng)物，與之相關(guān)的研究卻很少很少，我們研究的章魚和烏賊就屬于這一類。我們想研究章魚和烏賊，是因?yàn)閺乃鼈兊拇竽X和行為的復(fù)雜程度來看，它們無疑是最聰明的無脊椎動(dòng)物。

章魚和烏賊擁有的腦細(xì)胞數(shù)量和小貓差不多，它們的大腦占身體的比重接近于人類。它們會(huì)學(xué)習(xí)新的技能，會(huì)記住在迷宮里走過的路徑，會(huì)使用工具。如果你把章魚關(guān)在一個(gè)罐子里，它能很快找到辦法從里面把這個(gè)罐子旋開。

這個(gè)正在和罐子里的章魚搶奪一面鏡子的人叫Graziano，這是兩年前他為我們上課時(shí)的照片。

大概在30年前Graziano做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他教章魚藍(lán)色的球代表有食物，白色的球代表沒有食物，章魚試過幾次之后，就學(xué)會(huì)了這個(gè)規(guī)則，只要藍(lán)色球出現(xiàn)，它就游過去吃。更神奇的是，與此同時(shí)在隔壁水缸的另外一只章魚，它僅僅隔著玻璃觀察到這個(gè)場景，也理解了這個(gè)規(guī)則。

這就說明以章魚的智力水平，它不但可以通過自己的探索來進(jìn)行學(xué)習(xí)，甚至還可以通過觀察同類進(jìn)行學(xué)習(xí)。這種可以理解同類并且從中學(xué)到規(guī)則的能力，也是我們?nèi)祟悩?gòu)建社會(huì)和文化的一個(gè)基礎(chǔ)。

無論是果蠅還是章魚，它們大概在6億年前在進(jìn)化樹上就已經(jīng)和人分開了，那時(shí)我們的共同祖先是沒有腦的蠕蟲。

六億年的時(shí)光，腦的進(jìn)化沿著這三條不同的道路各自發(fā)展到了極致。通過比較這三種動(dòng)物截然不同的大腦，我們一方面可以嘗試了解復(fù)雜的大腦是如何進(jìn)化出來的，另一方面我們還可以了解到除了人腦之外，還有什么樣的結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生智能。

比較這三種截然不同的大腦，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們可能會(huì)采用完全一樣的方式來實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能，比如說生物鐘。我博士期間研究的是果蠅的生物鐘如何控制它們每天的作息規(guī)律。

這一類其實(shí)是屬于神經(jīng)細(xì)胞最底層的架構(gòu)，是在6億年前的蠕蟲祖先就已經(jīng)有的。人們最先在果蠅里發(fā)現(xiàn)了控制生物鐘的基因，后來發(fā)現(xiàn)包括人在內(nèi)的所有動(dòng)物其實(shí)都是用這些基因控制生物鐘。

而我們比較這三種截然不同的大腦，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)的另外一種情況是，它們會(huì)采用不一樣的方式來實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能，比如說實(shí)現(xiàn)視覺。章魚和人的共同祖先還沒有進(jìn)化出眼睛，它們倆在沒有互相借鑒的情況下，各自從零開始發(fā)明出了眼睛。

如果你對比它們眼睛的結(jié)構(gòu)，會(huì)發(fā)現(xiàn)章魚和人類眼睛的解剖結(jié)構(gòu)，和它呈現(xiàn)的物理原理幾乎是一模一樣的。

但如果再仔細(xì)看你會(huì)發(fā)現(xiàn)，在人和章魚的眼睛里，感光細(xì)胞和背后的視神經(jīng)纖維連接到大腦的走向其實(shí)是相反的。

這就說明它們是通過不同的途徑，來構(gòu)建起這樣相似的眼睛結(jié)構(gòu)。章魚和人類眼睛結(jié)構(gòu)的殊途同歸，也就說明了這樣的結(jié)構(gòu)和原理，可能是目前為止生物進(jìn)化發(fā)現(xiàn)的用來實(shí)現(xiàn)視覺的最優(yōu)解。

但與此同時(shí)，實(shí)現(xiàn)這一功能的最優(yōu)解可能不止一個(gè)，比如說果蠅就采用不同的方式來構(gòu)造眼睛。

果蠅的復(fù)眼會(huì)給每一組感光細(xì)胞都裝上一個(gè)透鏡，相比于人和章魚，果蠅眼睛的分辨率會(huì)比較低，但靈敏度會(huì)更高，視野也更廣闊，這可能也是更符合果蠅需求的一種設(shè)計(jì)思路。所以說在有些情況下，實(shí)現(xiàn)同一種功能，不同的生物可能會(huì)采用不同的方式，我們稱之為趨同演化。

比較這三種不同的大腦，我們可能還會(huì)遇到第三種情況，就是它們各自會(huì)有一些別人沒有的功能，比如說章魚的變色能力。在開始研究章魚和烏賊之前，我曾養(yǎng)過一只變色龍。

但當(dāng)我看到章魚和烏賊變色的時(shí)候，我才發(fā)現(xiàn)變色龍的變色能力簡直弱爆了，于是我決定要研究章魚和烏賊的變色能力。

  別再問我烏賊好不好吃了

目前我們實(shí)驗(yàn)室還沒有辦法大規(guī)模地養(yǎng)章魚，所以我們在研究同樣善于變色的一種墨魚，叫做歐洲普通烏賊。那我們在實(shí)驗(yàn)室用的烏賊是從哪里來的呢？

我們先請漁民從大海里收集它們的卵。這些卵的直徑大概一厘米，在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)育一個(gè)月之后，你就可以透過透明的軟殼看到還未出生的烏賊寶寶在里面翻滾，

出生之后還不足一厘米的烏賊寶寶就會(huì)變色了。

但其實(shí)烏賊也很難養(yǎng)，它一言不合就會(huì)朝你噴水、吐墨。它們只吃活的蝦，而且吃得特別多，疫情期間為了持續(xù)供應(yīng)它們吃活蝦，我們也是大下血本，所以不要再問我它們好不好吃了，我實(shí)在舍不得吃它們，好不容易養(yǎng)大的。

它們吃得多，長得也快，出生一個(gè)月之后可以長大5倍，再過5個(gè)月還可以再長大5倍。

而且因?yàn)樗鼈儠?huì)變色來隱藏自己，所以我們一直無法確切地知道我們到底養(yǎng)了多少只烏賊——總有幾只藏得太好，我們根本就找不到它們。

我們的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得順不順利，其實(shí)得看烏賊的心情。如果它們心情好，就愿意配合我們工作。我們會(huì)給烏賊看不同環(huán)境的照片，看它如何改變自己身體的顏色、圖案來隱蔽在這個(gè)環(huán)境里。比如說給它看一張沙灘的照片，它就會(huì)在身體上顯示出像沙灘的紋理，

▲ 如果你還沒有找到它在哪里的話，可以關(guān)注一下圖片的右下角。

如果你給它看一張有很多鵝卵石的照片，它就會(huì)在身上變出像鵝卵石一樣的圖案。

如果背景里的鵝卵石比它自己還要大，它就會(huì)干脆變成一塊光滑的鵝卵石。

但在實(shí)驗(yàn)室里，想要觀察到烏賊變色的那個(gè)瞬間其實(shí)挺難的，我們也是失敗了好多年才找到辦法的。最開始做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我們每次都把烏賊請到一個(gè)專門用來錄像的小水缸里。

但它可能覺得這個(gè)小水缸的環(huán)境太陌生了，沒有安全感，所以它不愿意在這里面變色。

于是后來我們專門建了一個(gè)有水循環(huán)系統(tǒng)的大水缸，把它們請到這里生活。

同時(shí)在這個(gè)水缸上方安裝了由25個(gè)高清攝像頭組成的相機(jī)陣列。這些相機(jī)安裝在一個(gè)電動(dòng)軌道上，當(dāng)烏賊在里面游來游去的時(shí)候，相機(jī)是可以追著它跑的。

等到烏賊把大水缸當(dāng)成自己的家之后，它就愿意在這里變色了。我們會(huì)試圖改變大水缸里的環(huán)境來誘導(dǎo)烏賊變色，一開始我們想用投影儀，從下方把圖像投影到水缸的底部，

但烏賊好像覺得這個(gè)光應(yīng)該從天上來，而不是從腳底來，于是它識(shí)破了我們的詭計(jì)，并不愿意變色。

后來我們只能把不同的照片印在布上，然后把這塊布鋪到水缸底部，通過一個(gè)滾軸像切換舞臺(tái)布景一樣改變水缸底部的圖案，

終于，烏賊肯配合我們變色了。這是我們在一次實(shí)驗(yàn)中記錄到的烏賊變色的過程，當(dāng)我們把布景換到一個(gè)沙灘布景時(shí)，你看它們會(huì)在身上變出沙子一樣的紋理。

好不容易烏賊肯變色了，我們又遇到了另外一個(gè)問題。因?yàn)闉踬\變色本來就是為了隱蔽在環(huán)境里，所以其實(shí)很難找到它們，那么怎樣才能把烏賊從錄像里面找出來呢？

我們訓(xùn)練了幾個(gè)AI來識(shí)別錄像中的烏賊，但烏賊實(shí)在是沒有固定的樣子，你給它看不同的背景，它總能變出一些新花樣。今天訓(xùn)練好的AI，到明天可能就認(rèn)不出是同一只烏賊了。

最后我們找到了Facebook目前最先進(jìn)的圖像識(shí)別AI，專門教它來認(rèn)烏賊，好在這個(gè)AI最終表現(xiàn)還可以，準(zhǔn)確率可以達(dá)到95%左右。

但接下來的問題就是，每只烏賊的相貌都是千變?nèi)f化的，我們要怎么追蹤它的變化，來比較它在不同時(shí)刻的模樣有何不同呢？

我們還是把這個(gè)問題交給了AI，讓AI來給烏賊每個(gè)時(shí)刻的外貌打一個(gè)分。圖右邊展示的是我們的AI認(rèn)為的三個(gè)最重要的打分維度，然后當(dāng)烏賊變色的時(shí)候，我們來看看AI的打分在這三個(gè)維度里會(huì)發(fā)生什么樣的變化。

上圖中左邊的烏賊變出了一個(gè)白色方格，然后又消失，與此同時(shí)我們可以看到右邊的打分軌跡，繞了一圈又回到了原點(diǎn)，但是它的去和回走的不是同一條路。這就說明白色方格消失的過程，并不是簡單地把出現(xiàn)的過程倒帶回放一下，相反地，它需要走一條不同而且更加崎嶇的路徑。

通過這樣的軌跡分析，我們可以發(fā)現(xiàn)很多人眼看不出來的細(xì)節(jié)。比如我們發(fā)現(xiàn)，烏賊的變色其實(shí)是有一些限制的，不是它想怎么變就怎么變的，而是會(huì)沿著一些比較固定的路徑。這也就向我們暗示了其實(shí)控制烏賊形成不同圖案背后的機(jī)制，可能不會(huì)是極其復(fù)雜的，我們在有生之年或許還有望解答其中的奧秘。

  潛入烏賊的大腦

那么，它是怎么在皮膚上形成這些圖案的呢？如果你把烏賊的皮膚放大，

再放大，

可以看到它上面有很多很多的小點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)都是可以隨意變大變小的色素細(xì)胞。這是放大后的烏賊的后背，

可以看到中間的區(qū)域比周圍的區(qū)域要白一些，而且有明顯的黑白的分界線，這是因?yàn)榇藭r(shí)中間的色素細(xì)胞會(huì)比周圍的色素細(xì)胞要小一些。當(dāng)中間的這些色素細(xì)胞突然都變大的時(shí)候，你會(huì)看到中間那個(gè)白色區(qū)域就消失了。

所以烏賊的皮膚就像一個(gè)覆蓋全身的顯示器，而每一個(gè)色素細(xì)胞就相當(dāng)于這個(gè)顯示器上的一個(gè)像素點(diǎn)，烏賊皮膚上色素細(xì)胞的密度可以達(dá)到非常高的水平。我們的肉眼其實(shí)是看不到每一個(gè)色素細(xì)胞的，只能看到由它們組成的連續(xù)的圖案。

而且這些色素細(xì)胞還會(huì)有不同的顏色，所以它們形成的圖案也會(huì)有不同的顏色。

那么這些色素細(xì)胞為什么可以隨意地變大變小呢？因?yàn)槊恳粋€(gè)色素細(xì)胞周圍都被一圈輻射狀的肌肉纖維所連接，

當(dāng)這些輻射狀的肌肉纖維收縮的時(shí)候，它的色素細(xì)胞就會(huì)變大。而烏賊的大腦通過控制這些肌肉纖維，就可以精確地控制每一個(gè)色素細(xì)胞的大小。

成年的烏賊體表可以有幾十上百萬個(gè)這樣的色素細(xì)胞，烏賊要同時(shí)控制這上百萬個(gè)色素細(xì)胞，就相當(dāng)于一個(gè)人要同時(shí)控制一百萬根手指，我們可以想象一下這個(gè)場景，它們的大腦為什么不會(huì)忙死呢？它們是如何做到的呢？

于是我們?nèi)y量了烏賊皮膚上每一個(gè)色素細(xì)胞大小的變化，

通過整合多個(gè)相機(jī)的圖像，我們可以同步地追蹤一整只烏賊身上幾十萬個(gè)色素細(xì)胞大小的變化。然后我們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)烏賊變色的過程一般不是勻速的，它是走一步停一步。

比如它的這個(gè)變化過程就是要分成五步來走，每一步都會(huì)有幾群色素細(xì)胞發(fā)生變化。

所以在這個(gè)過程中，大腦就是要在不同的時(shí)刻給不同組的色素細(xì)胞發(fā)出命令。那么它們大腦是怎么做的呢？為此我們試圖潛入烏賊的大腦。

首先我們找到了控制色素細(xì)胞變大變小的這些運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，它們主要集中在烏賊大腦后側(cè)的這個(gè)區(qū)域，然后我們試圖去記錄這些運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的活動(dòng)，

歷史上有不少人嘗試過都沒有成功，在我加入實(shí)驗(yàn)室之前，曾經(jīng)有一位師姐在這個(gè)問題上研究了兩年一無所獲，正準(zhǔn)備辭職。走之前她曾隱晦地勸我說，這是一個(gè)大坑，不要往里跳。

但當(dāng)時(shí)我被烏賊沖昏了頭腦，就毫不猶豫地跳進(jìn)去了，跳下去才發(fā)現(xiàn)師姐誠不我欺，這真是一個(gè)大坑，坑底一片漆黑。

這可能就是研究一種從來沒有人研究過的生物所要面對的，一切都要從零開始，遇到問題和困難也沒有人知道要怎么幫助你。經(jīng)過漫長的探索，終于有一天我看到了這個(gè)。

這是我第一次，也可能是人類第一次，從烏賊的腦中記錄到了一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的信號(hào)，那一刻感覺我好像可以聽到烏賊的心聲。后來我們用一種染料把神經(jīng)活動(dòng)轉(zhuǎn)變成了熒光，這樣你就可以同時(shí)看到幾十上百個(gè)神經(jīng)細(xì)胞在它腦海里閃爍。

我經(jīng)常會(huì)盯著這樣的錄像看，雖然在那個(gè)坑底是一片漆黑，但我還可以抬頭看到天上的星星在閃爍。

  大烏賊 vs 小烏賊

為什么我們這么想要了解這些運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元呢？請大家來聽一聽下面這個(gè)故事。其實(shí)我們實(shí)驗(yàn)室還養(yǎng)了另外一種烏賊，叫做蜂鳥短尾烏賊，它們個(gè)頭小一點(diǎn)，成年之后大概只有5厘米長，圓滾滾的，有一對小翅膀，非?？蓯邸?/span>

它們其實(shí)是屬于魷魚的一種，大家可能還記得，魷魚的生活環(huán)境不像墨魚那么豐富多彩，所以它們是不太會(huì)變色的，而是用另外一種方式來隱藏自己。

它們會(huì)在身上裹上一層沙子，然后待在水里不動(dòng)，像一個(gè)個(gè)糯米糍，看起來很好吃的樣子。兩只小手還會(huì)時(shí)不時(shí)地往身上扒拉沙子，把自己埋得更好一些。

我們唯一見識(shí)過的它的變色就是從黑色變成白色，再從白色變成黑色，僅此而已。

所以我們就很好奇了，同樣是烏賊，為什么小烏賊不能變成大烏賊那樣繁復(fù)的花紋呢？

對比這兩種烏賊我們發(fā)現(xiàn)，第一，大烏賊身上的色素細(xì)胞比小烏賊多得多；

第二，大烏賊的腦里控制變色的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，甚至比它身上的色素細(xì)胞還要多，而相反地，小烏賊腦里的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元就很少，以至于每個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元平均要控制好幾個(gè)色素細(xì)胞。

而當(dāng)我用電極去刺激運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元所在的這個(gè)腦區(qū)的不同位置時(shí)，你就可以看到，大烏賊的身體會(huì)有不同的區(qū)域變色。

這就說明這個(gè)大烏賊的腦中有一張自己身體的地圖。而小烏賊則不同，刺激這個(gè)腦區(qū)的不同位置，幾乎看到的都是一樣的色素細(xì)胞的反應(yīng)。

我們認(rèn)為正是因?yàn)檫@種運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元對色素細(xì)胞控制的精細(xì)程度不同，所以這兩種烏賊才有不同的變色能力。這就好比我們?nèi)祟惖拇竽X會(huì)給每一根手指都分配一個(gè)專屬的區(qū)域來控制，但是沒有專門給每一根腳趾分配，所以我們的腳趾就遠(yuǎn)不如手指靈活，就有點(diǎn)像小烏賊的控制方式。

通過這樣的比較研究，我們不但可以知道它們的大腦是如何控制變色的，還可以進(jìn)一步知道它們變色的技能是怎么進(jìn)化出來的。

  “你看錯(cuò)了我不是烏賊”

我們剛剛聊的是烏賊的皮膚如何改變顏色和圖案，除此之外，其實(shí)烏賊和章魚的皮膚還能進(jìn)行三維變換。大家還記得嗎？這是我們剛剛看到的那只章魚，這是它從石頭變回原形的過程。

對比前后你會(huì)發(fā)現(xiàn)，除了顏色不同之外，章魚的體表還長出了很多刺，來模擬背景里珊瑚的形狀。

▲ 左右滑動(dòng)

它們的體表可以隨意地控制皮膚上的突起，你看這只烏賊可以在背上生出這樣的突起。

此外它們的觸手和姿勢也是偽裝的一部分，比如它們很喜歡把手彎成旁邊植物的樣子，

還會(huì)根據(jù)背景里面條紋的角度把手舉到不同的高度，特別好玩。

除了模仿背景里不會(huì)動(dòng)的東西之外，我覺得最最神奇的是，它們還會(huì)喬裝成別的動(dòng)物的樣子，模仿別的動(dòng)物的動(dòng)作。你看這只烏賊，它假裝自己是一只寄居蟹。

直到它遇到了另外一只也喬裝成寄居蟹的烏賊，

它倆才又變回了原形。

還有這種叫做擬態(tài)章魚的章魚，它經(jīng)常在野外被目擊到裝作不同動(dòng)物的樣子。比如說它會(huì)把自己壓扁，裝作一只比目魚，

或者它會(huì)張牙舞爪地冒充有劇毒的那種獅子魚，

或者它會(huì)把自己的身體藏在洞里，只伸出兩只手，連起來，裝作一條海蛇。

最后的最后，如果它們的一切偽裝都被識(shí)破，它們還有最后一招，就是吐墨逃跑。這是我在實(shí)驗(yàn)室里用手機(jī)拍到的一個(gè)場景。

一只大概只有2厘米長的幼年烏賊，它張牙舞爪地倒掛懸浮著，好像在模仿一個(gè)?？?dāng)它發(fā)現(xiàn)我在看它的時(shí)候，它就吐出一團(tuán)墨跑了。

大家再看，這一團(tuán)墨的大小和它自己的大小差不多，而且烏賊會(huì)在吐墨的瞬間變透明，然后靠著吐墨的反作用力向右逃竄，而我們的注意力都會(huì)被那團(tuán)墨，也就是這個(gè)烏賊的替身吸引到左邊去。

此外，烏賊還有另外一種吐墨方式，就是大量地吐墨，把整個(gè)水域都染成黑色，它自己也變黑，這樣你也找不到它在哪里。

看了這么多它們隱身和易容的技能，大家可能想要問，為什么它們?nèi)绱藷嶂杂陔[藏自己？

其實(shí)其他的軟體動(dòng)物，比如說蝸牛、扇殼，它們都會(huì)用硬殼來保護(hù)自己，但是烏賊和章魚它們選擇拋下重重的殼，過上快節(jié)奏的自由自在的生活。失去了殼的保護(hù)，它們反而學(xué)會(huì)了用變色來隱藏自己。

  烏賊眼里的世界

剛才我們討論的只是烏賊變色的一半過程——它的大腦是如何控制皮膚的，但是烏賊要想通過變色來隱藏在環(huán)境里，首先它要看到環(huán)境是什么樣的，然后才能根據(jù)環(huán)境的樣子變身。

我們可以先想一下，人類的眼睛是如何把一個(gè)物體從它的背景里識(shí)別出來的呢？我們的大腦會(huì)對看到的圖像進(jìn)行加工，然后提取出一些重要的視覺信息，比如說顏色、亮度、紋理、顆粒度等等。如果從某一個(gè)區(qū)域提取出的這些視覺信息和周圍的背景不一致，我們就會(huì)把這個(gè)區(qū)域識(shí)別成一個(gè)和背景不同的物體。

而烏賊想要騙過我們的眼睛，首先要做的同樣也是先提取出那些我們的大腦特別在意的視覺信息，然后它要反其道而行之，使用這些視覺信息在它自己的身上生成一個(gè)圖案。

所以烏賊不需要完全復(fù)刻背景的圖案，它只需要重現(xiàn)那些我們的大腦特別在意的關(guān)鍵信息，我們就會(huì)被它迷惑了。從某種意義上來說，烏賊比我們更加了解我們的視覺系統(tǒng)，研究它們的視覺也可以幫助我們理解人類的視覺。

而且除了人類之外，絕大部分動(dòng)物不會(huì)告訴你它看到了什么，因?yàn)樗粫?huì)說話，你可能永遠(yuǎn)無法知道動(dòng)物眼里的世界和我們眼里的世界有什么不同。

但是因?yàn)闉踬\要變色來融入環(huán)境里，所以它看到的世界是什么樣，它就會(huì)變成什么樣，它心中的所思所想非常誠實(shí)地實(shí)時(shí)顯示在它的身體上，這就給了我們一個(gè)極其難得的機(jī)會(huì)，可以去窺探動(dòng)物的內(nèi)心世界。

那么我們要怎么研究烏賊的視覺呢？我們做了一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)，來了解烏賊對大小的判斷。我們給烏賊看這個(gè)黑白格子，當(dāng)烏賊看到這個(gè)背景的方格大小接近于它身上可以變出的那個(gè)方格大小的時(shí)候，它就會(huì)在身上變出一個(gè)白色方格。

然后我們給烏賊看各種大小不同的方格，如果它覺得格子太大或者太小，它都不會(huì)在身上變出方格。

然后我們就想問，它會(huì)在什么時(shí)候決定變還是不變呢？于是我們就給它看了一系列差別更小的黑白格子?，F(xiàn)在從左到右，背景里的黑白格子是依次變小的，但我們給它看的時(shí)候這個(gè)順序是打亂的。

在三次不同的實(shí)驗(yàn)里，你會(huì)發(fā)現(xiàn)烏賊的反應(yīng)非常神奇，它永遠(yuǎn)是在中間紅線的這個(gè)點(diǎn)決定是否要變出白色方格。

但是如果對比中線的左邊和右邊，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)背景里黑白格子的大小，它們的差別其實(shí)非常非常微妙，我?guī)缀蹩床怀鰜韰^(qū)別。

但是烏賊就可以，而且它還覺得這個(gè)區(qū)別事關(guān)重大。通過這樣的實(shí)驗(yàn)，我們或許就可以理解更多烏賊關(guān)于這個(gè)世界的看法。

最終我們想知道，烏賊的大腦如何從看到的圖像中識(shí)別出關(guān)鍵的信息，然后用這個(gè)關(guān)鍵的信息在皮膚上生成一個(gè)對應(yīng)的圖像。這個(gè)過程在理論上就有點(diǎn)像深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域經(jīng)常用的一個(gè)叫自動(dòng)編碼器的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以用來從復(fù)雜的數(shù)據(jù)里提取出關(guān)鍵的信息，比如從有很多噪點(diǎn)的圖像中識(shí)別出數(shù)字來。

現(xiàn)有的AI算法通常需要大規(guī)模的數(shù)據(jù)訓(xùn)練，但烏賊一出生就可以完美地變色，它不需要經(jīng)過學(xué)習(xí)，所以我們猜測它們肯定有一些我們還不知道的辦法，可以來實(shí)現(xiàn)這些功能。因此研究烏賊的大腦或許可以幫我們改進(jìn)現(xiàn)有的AI算法。

將來當(dāng)我們最終理解了烏賊和章魚如何變色，或許我們就可以造出讓人隱身的光學(xué)迷彩，

或者我們可以造出《終結(jié)者2》里面的反派——可以隨意改變外形的液態(tài)金屬機(jī)器人（這個(gè)其實(shí)是我的童年陰影），

或者甚至可以獲得像《X戰(zhàn)警》里面的這種可以隨意變臉的超能力。

今天我們談到了烏賊和章魚千變?nèi)f化的行為，但最后我還想讓大家再來看看這張圖。

章魚和烏賊只是這個(gè)龐大世界里很小的一角，在生物進(jìn)化樹上還有千千萬萬種神奇的生物，在各自的角落里過著我們難以想象的豐富多彩的生活。

我們研究的領(lǐng)域叫做神經(jīng)動(dòng)物行為學(xué)，這個(gè)領(lǐng)域里有很多重要的發(fā)現(xiàn)，都是來自于研究不同動(dòng)物的特異功能，比如說研究蝙蝠如何用回聲定位，研究小鳥如何學(xué)習(xí)唱歌，研究會(huì)放電的魚如何用電波進(jìn)行交流，研究螞蟻如何建立起社會(huì)分工，等等等等。

我希望未來有更多的人可以不僅僅是關(guān)心和研究與人類有關(guān)的問題，有更多的人可以走向更廣闊的世界，去擁抱這個(gè)世界的多樣性，去感受研究不同生物所帶來的驚喜。

謝謝大家。

注：本文首發(fā)于微信公眾號(hào)“一席”，《知識(shí)分子》獲授權(quán)轉(zhuǎn)載。