中研院透過AI發現 蛾類色彩隨海拔高度變化

中研院生物多樣性研究中心副研究員沈聖峰、資訊所研究員陳昇瑋組成研究團隊,結合蛾類公民科學資料與人工智慧深度學習技術發現,蛾類蛾類色彩會隨著海拔下降而增加,同時蛾類身體與前翅明暗度也會隨海拔升高而下降。研究成果對於預測稀有種分布,論文成果於2019年10月7日發表在國際頂尖專業期刊《自然通訊》(Nature Communications)。

沈聖峰表示,早在19世紀,英國博物學家華萊士(A. R. Wallace)便提出生物的色彩多樣性隨著海拔梯度變化,近年來也有不少發表於知名期刊的相關論文,然而此領域的發展一直受限於如何取得質、量兼具的影像資料,以及客觀量化生物的視覺特徵(如體色與紋路等),始終未能證實。

沈聖峰提到,一次與陳昇瑋的寒暄,談起可將人工智慧應用於生物研究,陳昇瑋並建議將此技術應用在動物色彩研究,尋找與海拔相關特徵,而在解析20000萬張蛾類影像後,發現蛾類色彩會隨著海拔高低而出現變化。

沈聖峰說,本次研究透過人工智慧分析的是蛾類的顏色,結果發現低海拔的蛾色彩多樣性比較高,色彩也較亮,因為高海拔低溫,生物必須要吸熱,需要較暗色彩。而藉由人工智慧,還可用影像預測稀有種分布,藉由影像看到不同蛾種的海拔分布。如果一種蛾分布的海拔區域很廣,代表分布普遍,如果分布很窄,假設只能在海拔500到600公尺看到,就代表這很可能是需要保護的稀有種。

研究團隊發現,結果顯示,蛾類色彩多樣性會隨著海拔下降而增加,同時蛾類的身體與前翅相對於整體的明暗度有隨海拔升高而下降的趨勢。研究團隊推測,此現象可能源於較高海拔低溫導致利於吸熱的較暗體色適應,而根據色彩基礎轉換理論,可推論出暗體色限制了較高海拔蛾類的色彩多樣性。此成果對於高度多樣化的分類群中的稀有物種相當有價值,特別是那些可能導因於人為氣候變化而經歷分布範圍變化的物種。

中研院表示,此篇論文資料多數源於2011至2016年,由行政院農委會特有生物研究保育中心副主任林旭宏與研究助理施禮正,帶領103位蛾類公民科學志工,蒐集的逾2萬筆台灣蛾類標本之數位化影像。這些影像經施禮正與本院生多中心博士後研究員吳士緯鑑定為近2千種蛾類(台灣已知有4千4百種)。

旺報 李侑珊

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