被称为“仙女圈”（fairy circles）的贫瘠泥土圆盘看起来像一排排圆点，可在地面上蔓延数英里。几十年来，这种现象的神秘起源一直引起科学家的兴趣，而且它们在全球范围的分布可能比以前想像的要广泛得多。
以前只在南部非洲纳米布沙漠（Namib Desert）和西澳大利亚内陆的干旱地区发现过仙女圈。但一项新的研究用人工智能发现了三大洲15个国家数百个新地点的类似仙女圈的植被图案。这项发现可以帮助科学家在全球范围内了解仙女圈及其形成。
9月25日发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences，PNAS）上的这项新调查，分析了来自世界各地的干旱地区或干旱生态系统的高分辨率卫星图像的数据集。科学家们使用了神经网络，一种以类似于大脑的方式处理信息的人工智能，来搜索类似仙女圈的植被图案。
“这是第一次在卫星图像上使用基于人工智能大规模检测类似仙女圈的制备图案模式。”主要研究作者、西班牙阿利坎特大学（University of Alicante）多学科环境研究所的数据科学家埃米利奥‧吉拉多（Emilio Guirado）博士在一封电子邮件中说。
数百个潜在的仙女圈地点
首先，研究作者通过输入在纳米比亚和澳大利亚拍摄的超过1.5万张卫星图像来训练神经网络识别仙女圈。一半的图像显示仙女圈，一半没有。然后，科学家们向人工智能提供了一个数据集，其中包含全球近57.5万块土地的卫星视图，每块土地面积约为2.5英亩（1公顷）。神经网络扫描了这些图像中的植被，并识别出类似于已知仙女圈图案的重复圆形图案，评估圆圈的大小形状以及它们的位置、图案密度和分布。
吉拉多说，这种分析的输出需要人工审查。“我们不得不根据照片解释和该地区的背景手动丢弃一些不是仙女圈的人工和自然结构。”他解释说。
结果显示，纳米比亚和澳大利亚的263个旱地地点有类似仙女圈的圆形图案。这些干旱地区分布在非洲（萨赫勒、西撒哈拉和非洲之角），也集中在马达加斯加和中西亚，以及澳大利亚中部和西南部。
仙女圈的神秘起源
研究作者还收集了发现圆圈的环境数据，这些数据可能包含着导致它们形成的原因的证据。研究人员确定，仙女圈状图案最有可能发生在高碱性和低氮的非常干燥的沙质土壤中。科学家们还发现，仙女圈状图案有助于稳定生态系统，可以增加一个地区对洪水或极端干旱等干扰的抵抗力。
但是“是什么塑造了仙女圈？”这个问题很复杂，创造仙女圈的因素可能因地点而异，研究作者报告说。德国哥廷根大学生态系统建模系研究员斯蒂芬‧格津（Stephan Getzin）博士此前写道，某些气候条件以及植物的自组织在纳米比亚产生了仙女圈。虽然白蚁等昆虫会利用干燥的斑块，但它们的活动并不直接产生仙女圈，他在电子邮件中说。
然而，国际团队的成员菲奥娜‧沃尔什（Fiona Walsh）博士说，澳大利亚的仙女圈与白蚁活动有着千丝万缕的联系。他们的团队与土着密切合作进行的研究确定，在西澳大利亚和北领地，白蚁是仙女圈功能的固有部分，在曼吉利贾拉（Manjildjara）语中称为“linyji”，在瓦尔皮利（Warlpiri）语中称为“mingkirri”。
“原住民至少从1980年代开始就发现了这些模式，并说他们世世代代都知道这些图案，可能有几千年之久。”沃尔什说。
“在澳大利亚，白蚁不仅仅是‘参与形成了仙女圈’”，她补充说，“它们是主要机制，对这个现象的解释需要以白蚁-草-土壤-水之间的动力学为中心。”
关于仙女圈的许多问题尚未得到解答，这项新研究的作者乐观地认为，他们的全球地图集将为研究这些奇特的贫瘠地区打开新的篇章。
“我们希望我们在论文中发表的信息可以为世界各地的科学家提供新的研究领域，这些领域将解决仙女圈图案形成的新难题。”吉拉多说。
