Kawasemi-Colours：一种基于鸟类结构色的开放式端到端结构色设计平台

内容形式：摘要译文

结构色通过调控光与纳米结构材料之间的相互作用，而非使用具有波长选择性的色素，产生持久且不含色素的色彩。在鸟类中，非虹彩蓝色和绿色羽毛源于角蛋白—空气准有序纳米结构产生的相干散射，因此这些天然体系是可持续色彩工程的理想模型。尽管数十年来研究者一直在探索其光学机制，但将生物纳米结构与颜色预测、逆向设计及基于物理原理的评估相结合的开放式端到端实现仍然有限。本文介绍 Kawasemi Colours，这是一个基于鸟类结构色、用于结构色设计的开放式端到端平台。我从已发表的电子显微图像中构建了一个带有数据溯源记录的数据集，涵盖海绵状、通道状和准有序球形纳米结构，并附有相关颜色元数据。我提取了具有可解释性的结构描述符，开发了能够根据纳米结构图像预测颜色的紧凑型前向模型，并实现了一种解析逆向设计工具，可针对目标颜色生成候选结构。正向与逆向设计功能均通过独立运行的交互式网络应用提供。Kawasemi Colours 为基于生物纳米结构的结构色研究与设计提供了一个开放框架。该平台整合了整理后的数据、可解释机器学习、波动光学和交互式设计工具，降低了开展比较结构色研究的门槛，并为检验和完善结构—颜色关系提供了可累积的基础，以便在获得新的生物学数据后持续推进相关研究。

关键词：鸟类结构色 · 纳米结构 · 可解释机器学习 · 颜色预测 · 逆向设计

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.11.758316v1?rss=1