摘要：在能量消耗的背景下，确实存在强大的方法来衡量动物运动，但是这些方法受所使用设备的物理尺寸的限制。现在，在《实验生物学杂志》上发表的一篇论文中，来自冲绳科学技术研究所（OIST）的海洋生物物理学部门的研究人员与耶路撒冷希伯来大学的Amatzia Genin教授合作描述了一种创新的方法，以通过视频和3D进行深度学习来测量能源使用的创新方法。...

能量稀缺是动物行为和进化的中心驱动力。这个星球上生命的惊人多样性证明了过多的新型生物解决方案，以解决和维持能量的问题。但是，尽管对生物学非常重要，但仍然很难量化，从而经验分析能源消耗。

尽管生物体将能量用于非常广泛的过程 - 从生长到认知，一种活动是许多动物的主要消耗：运动。对于高度流动的动物，运动是如此强大的镜头，可以通过它来估计能源的使用情况。

在能量消耗的背景下，确实存在强大的方法来衡量动物运动，但是这些方法受所使用设备的物理尺寸的限制。现在，在发表在实验生物学杂志，冲绳科学技术研究所（OIST）的海洋生物物理学部门的研究人员与耶路撒冷希伯来大学的Amatzia Genin教授合作描述了一种创新的方法，用于测量与视频移动期间的能源用法，并通过深度学习进行3D。该研究的第一作者Kota Ishikawa博士说：“由于依赖可穿戴设备的依赖，到目前为止，在世界大约一半的物种的研究中，没有空间限制的最佳方法已被排除在外。” “通过视频，我们现在有了一种更具包容性的方法来研究动物行为和生态的背景下的能量使用。”

长期以来，动态人体加速度（DBA）一直是估计运动过程中能量使用的最新方法。从本质上讲，DBA涉及测量在实验室中执行给定行为的给定物种的氧气消耗，简单地测量通过活动消耗的氧气量。氧气是能量的良好指标，因为它是有氧呼吸的一部分而消耗的，以产生ATP - “燃料”为大多数身体过程（包括肌肉收缩）提供了能量。动物的加速度与加速度计同时测量，并且在大多数情况下，由于行为过程中加速度与氧气消耗之间的相关性非常强，因此DBA提供了可靠的能耗估计值。

随后在实验室中设置的标准设置，DBA随后在野外测量，通过可穿戴加速度计，可以可靠地测量消耗的氧气。但是，依靠物理设备提出了一个主要障碍。 "To ensure accurate measurements without influencing the behavior during observation, researchers have used equipment that weighs at least ten times less than the animal. Given that the accelerometer and battery pack weigh 10-20 grams, this rules out the study of any animals below 100 grams -- about half the world's vertebrate species. It can also affect movement, especially when it depends on drag efficiency, such as swimming or flight," says Dr. Ishikawa.

他们解决这个问题的方法非常简单。两个摄像头没有使用物理加速度计测量运动，而是从多个角度捕获了在鱼潮中的潮湿游泳的视频镜头 - 在3D空间中重建行为。然后使用几个视频帧来训练深度学习的神经网络，以身体特征（例如眼睛）的位置，这使研究人员随后可以测量与运动相关的加速度。

在现场和实验室中，一旦设置了摄像机以捕获动物运动，就可以估计能耗。例如，基于视频的DBA可以在集体行为的背景下使用：“小鱼上学期间的能量消耗一直是神秘的，” Ishikawa博士解释说。 “例如，领先的鱼类是否利用更多的能量，并且在为节能的运动形式提供教学吗？这能告诉我们有关鱼类教育的生态和演变？”

借助基于视频的DBA，在自由放置动物行为过程中对能量使用的准确测量已向世界上较小的脊椎动物物种开放，这有可能使许多新的研究途径能够进入我们地球上生活的广度。