王谷巖：1940年11月生于河北省唐山市，中國科學院生物物理研究所研究員，科普作家。研究領(lǐng)域為視覺生物物理學、空間生物學、生物學學科發(fā)展戰(zhàn)略。

靜靜的池塘，水平如鏡。圓圓的荷葉上，顆顆晶瑩的水珠在陽光的映照下閃閃發(fā)光。水珠旁，蹲著一只青蛙，它一動也不動，仿佛木雕泥塑一樣。只有從它的呼吸和明亮的眼睛上，方才知道它不僅活著，而且處于完全清醒的狀態(tài)。就在這只青蛙眼睛的正前方，開放著一朵艷麗的荷花。然而，美中不足，落在這荷花上的是一只令人生厭的綠頭蒼蠅。

這時，人們多么希望青蛙趕快去吃掉它!

蒼蠅就在青蛙眼前，可青蛙一動不動。是在打瞌睡呢，還是青蛙“眼大無神”、視力不佳？

突然，蒼蠅“拔腿”要跑，就在這一瞬間，只見青蛙以迅雷不及掩耳之勢，對準蒼蠅騰身一躍，張開大口，翻出舌尖，一下子就把蒼蠅粘住，“勾”進嘴里。這是多么奇特的發(fā)現(xiàn)和捕捉食物的方式啊!

原來，青蛙的眼睛，對靜止的東西視而不見，對運動的物體卻是明察秋毫哩!青蛙正因為具有如此特殊的視覺特性，所以能夠準確地捕捉昆蟲、逃避敵害。

蛙眼具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點，因而使青蛙有了這樣奇異的本領(lǐng)？科學家們經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，青蛙眼睛的視網(wǎng)膜由三層細胞組成：光感受細胞層，中間聯(lián)系細胞層，神經(jīng)節(jié)細胞層。

第一層的光感受細胞把外界景物的影像成在視網(wǎng)膜上，并把影像轉(zhuǎn)換為神經(jīng)電信號；第二層聯(lián)系細胞負責將電信號傳給第三層；第三層神經(jīng)節(jié)細胞則檢測影像特征，并將這些電信號編成密碼傳給大腦。

神經(jīng)節(jié)細胞又分為四類，每一類都執(zhí)行特定的檢測功能，只對運動目標的某一特征有反應(yīng)，分別辨認、抽取視網(wǎng)膜圖像的不同特征。這樣，就把一個復雜的圖像分解成了幾種易于辨認的特征，提高了發(fā)現(xiàn)與辨認目標的速度和準確性。因此，科學家們把這四類神經(jīng)節(jié)細胞稱為“檢測器”，分別是“邊緣檢測器”、“凸邊檢測器”(也叫“昆蟲檢測器”)、“反差檢測器”和“變暗檢測器”。這四種檢測器共同作用，就可以使青蛙只對與它生存有緊要關(guān)系的景物有反應(yīng)了。

邊緣檢測器，只對比周圍環(huán)境亮或暗的景物邊緣有反應(yīng)；凸邊檢測器，只對像昆蟲那樣移動的景物彎曲的凸邊有反應(yīng)；反差檢測器，只對亮度的變化有反應(yīng)；而變暗檢測器，只對光強的減弱即陰影有反應(yīng)。這四種檢測器的作用綜合在一起，就使青蛙的眼睛既對“前端圓圓的快速移動的物體”特別敏感——有這樣特征的是它喜歡吃的昆蟲，也對那些“有很大的陰影的快速運動”的天敵特別敏感。而對與它的生存沒有意義的事物，如不動的或搖動的樹木和草葉則都沒有反應(yīng)。

不難看出，蛙眼所起的作用，遠遠超出了一點不漏地把景物拍攝下來的照相機的工作范圍。蛙眼不僅可以把所看到的物體的圖像呈現(xiàn)在視網(wǎng)膜上，而且能夠分析所看到的圖像，挑選出特定的圖像特征，然后經(jīng)視神經(jīng)“通報”給大腦。

經(jīng)過大自然的“精雕細刻”，蛙眼的這套視覺檢測系統(tǒng)已經(jīng)達到了十分完善的地步。蛙眼對背景不起反應(yīng)，而是集中注意相對于背景運動、具有特定形態(tài)特征的物體。一旦一只昆蟲或者天敵的“影子”從眼前掠過，它立即就會做出反應(yīng)，撲向食物或者逃進水中。也就是說，蛙眼看到的只是對它的生存有意義的景物。例如，運動的天敵和食物對它的生存十分重要，水塘是它的棲身之地，都是對它生存有意義的景物。青蛙視覺器官的這一特性，給“運動目標探測器”提供了設(shè)計原理和模型。

這種圖像識別能力正是雷達系統(tǒng)所需要的。根據(jù)蛙眼的視覺特性改進的雷達系統(tǒng)，能夠很好地從背景中區(qū)別出目標來，因而提高了雷達的抗干擾能力，能夠快速而準確地識別出飛機、艦艇、導彈等。尤其是，它能夠根據(jù)導彈的飛行狀態(tài)，把真導彈與假導彈區(qū)分開來，從而不會被作為“誘餌”的假導彈所迷惑。它還可以有效地把設(shè)定要搜索的目標與其他物體分開。

模仿蛙眼的工作原理，人們還制成了另一種“電子蛙眼圖像識別機”，它可以成為機場飛行調(diào)度員的出色助手。這種裝置能監(jiān)視飛機的起飛、降落，若發(fā)現(xiàn)飛機將要相撞，還能及時發(fā)出警報。

國外已投入使用的一種衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)，就是模仿蛙眼原理工作的。有了這種跟蹤系統(tǒng)，就可隨時準確地分辨與接收偵察衛(wèi)星搜集到的各種有用信息了。

來源：摘編自《科學家講科學》