論文の概要: Paleoinspired Vision: From Exploring Colour Vision Evolution to Inspiring Camera Design

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.19439v1
• Date: Fri, 27 Dec 2024 04:07:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-30 17:26:16.926236
• Title: Paleoinspired Vision: From Exploring Colour Vision Evolution to Inspiring Camera Design
• Title（参考訳）: 昔ながらの視覚:カラービジョンの進化からカメラデザインまで
• Authors: Junjie Zhang, Zhimin Zong, Lin Gu, Shenghan Su, Ziteng Cui, Yan Pu, Zirui Chen, Jing Lu, Daisuke Kojima, Tatsuya Harada, Ruogu Fang,
• Abstract要約: 網膜に新しいオプシン層を導入し,視覚伝達モデルを提案する。 我々は、特定のオプシンによって形成されたカラー画像のマシンビジョン認識精度を測定することにより、進化的圧力を定量化する。 我々はオプシンのスペクトル感度を再構築するための進化的保存最適化アルゴリズムを開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.353407126161514
• License:
• Abstract: The evolution of colour vision is captivating, as it reveals the adaptive strategies of extinct species while simultaneously inspiring innovations in modern imaging technology. In this study, we present a simplified model of visual transduction in the retina, introducing a novel opsin layer. We quantify evolutionary pressures by measuring machine vision recognition accuracy on colour images shaped by specific opsins. Building on this, we develop an evolutionary conservation optimisation algorithm to reconstruct the spectral sensitivity of opsins, enabling mutation-driven adaptations to to more effectively spot fruits or predators. This model condenses millions of years of evolution within seconds on GPU, providing an experimental framework to test long-standing hypotheses in evolutionary biology , such as vision of early mammals, primate trichromacy from gene duplication, retention of colour blindness, blue-shift of fish rod and multiple rod opsins with bioluminescence. Moreover, the model enables speculative explorations of hypothetical species, such as organisms with eyes adapted to the conditions on Mars. Our findings suggest a minimalist yet effective approach to task-specific camera filter design, optimising the spectral response function to meet application-driven demands. The code will be made publicly available upon acceptance.
• Abstract（参考訳）: カラービジョンの進化は、絶滅種の適応戦略を明らかにしながら、現代の画像技術におけるイノベーションを刺激している。 本研究では,網膜における視覚伝達の簡易なモデルを提案し,新しいオプシン層を導入する。 我々は、特定のオプシンによって形成されたカラー画像のマシンビジョン認識精度を測定することにより、進化的圧力を定量化する。 これに基づいて,オプシンのスペクトル感度を再構築する進化的保全最適化アルゴリズムを開発し,突然変異による適応を可能とし,果実や捕食者をより効果的に発見する。 このモデルはGPU上で数秒以内に何百万年もの進化の過程を凝縮させ、初期の哺乳類のビジョン、遺伝子重複による霊長類三倍体化、色盲の維持、魚の棒の青いシフト、生物発光による複数のロッドオプシンなどの進化生物学における長年の仮説をテストする実験的な枠組みを提供する。 さらに、このモデルは火星の条件に適応した眼を持つ生物のような仮説的な種の投機的な探索を可能にする。 この結果から,タスク固有のカメラフィルタ設計に対する最小限のアプローチが示唆され,アプリケーションの要求に応えたスペクトル応答関数が最適化された。 コードは受理時に公開されます。

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