古生代启发的视觉：从探索色觉演化到激发摄像头设计

色觉的演化颇具魅力，它揭示了绝种物种的适应策略，同时也激发了现代成像技术的创新。在本研究中，我们提出了视网膜视觉传递的简化模型，引入了新颖的光感受器层。通过测量机器视觉在由特定光感受器塑造的彩色图像上进行识别准确度来量化演化压力。基于此，我们开发了演化保守优化算法，以重建光感受器的光谱灵敏度，使其能够通过突变适应，以更有效地捕捉水果或捕食者。该模型在GPU上将数百万年的演化压缩为数秒，提供了一个用于测试演化生物学中长期假设的实验框架，如早期哺乳动物的视觉、灵长类动物三色视觉的基因复制、色觉失明的保留、鱼类视杆细胞的蓝色偏移以及多样视杆光感受器与生物发光的关系。此外，该模型 enables 对假设物种进行推演测绘，如适应火星条件的眼睛。我们的发现表明，这是一个简约而有效的任务特定摄像头滤光设计方法，通过优化光谱响应函数以满足应用驱动需求。代码将在接受后公开。