如何在微尺度下跟踪单个细胞，同时允许在生态尺度上自由垂直移动？
研究生态尺度上的微尺度行为是一个根本的挑战，因为当期望的视角是微观的时候，建造一个即使只有几米高的垂直水柱也会带来实际的限制。在显微镜过去300年的历史中，大多数显微世界的研究对象都被困在X-Y平面(水平面)的盖子下。但根据定义，海洋中的浮游生物与这样的受限环境相去甚远，悬浮在重力是唯一不变的海洋中。那么，我们如何才能观察到微观生命穿越生态长度尺度呢？
为了应对这一挑战，我们用一个简单的洞察力发明了我们能想象到的最接近无穷无尽的水柱的东西。圆没有起点(或终点)：其结果是一个显微镜工作台，其功能相当于单细胞的流体动力跑步机。
这个想法是这样运作的：一个带有流体环空的直立圆形腔室是我们无穷无尽的水柱。聚焦在3点或9点时钟位置的水平光学显微镜允许通过圆形腔的补偿旋转来跟踪细胞或物体的垂直运动，使得自由游动的细胞保持在显微镜的视场内。沿两个水平方向的线性跟踪允许细胞的完全3D定位。成像系统以快速采集图像，并使用实时计算机视觉算法和焦点跟踪实现闭环3D跟踪。
我们利用重力机跟踪生物和非生物；包括在实验室和野外环境中。这种对重力影响下的自由运动物体进行长距离、长时间尺度、微米和毫秒分辨率跟踪的框架为我们提供了一个非常大的相空间，涉及从基本流体力学(坠落的珠子如何相互作用)到从未观察到的生物现象(生物体如何实时调节其密度)等问题。
我们致力于建立一个通用的仪器，用于跟踪实验室和野外自由移动微生物的自然行为，既要把一小块海洋带入实验室，又要把实验室的一块带到海洋中。
要了解重力机器如何工作的详细信息，请阅读我们目前在“自然方法”上的论文。
也可以前往数据画廊，从生命树上的八个门中发现多尺度浮游生物行为的数据集。
随着我们继续建造越来越复杂的重力机器版本，我们正在利用这个空间来分享我们建造这台仪器的技能和见解，并公开分享我们的工作，用于非商业和研究用途。我们还一直在开发多个版本的重力机，其中一些与世界各地实验室中已经存在的传统显微镜兼容，另一些更适合在海上考察船上操作。事实上，当我们把我们的仪器带到现场时，无论是在世界各地的海洋站还是在科考船上，我们已经对该工具的许多方面进行了调整和改进。
重要的是，我们设计了最新版本的重力机器，其他人可以按照我们的指导来复制这项工作。当我们最终确定最新版本的代码和硬件时，我们将在这个网站上免费在线分享它，供研究小组复制我们的工作。
尽管我们在下面分享了当前版本的代码库(用于跟踪和分析)，但请务必在几个月后再来看最新的正式发布的GravitMachine 1.0版本。注意这个空间！