Un nou instrument de învățare profundă AI poate revoluționa microscopia

Imaginea arată cum este utilizată o rețea neuronală pentru a obține informații interesante de la o imagine microscopică. Credit: Aykut Argun

Un instrument AI dezvoltat la Universitatea din Göteborg oferă noi oportunități de a analiza imaginile luate la microscop. Un studiu arată că instrumentul, care a câștigat deja recunoaștere internațională, ar putea schimba radical microscopul și ar putea deschide calea pentru noi descoperiri și domenii de utilizare atât în ​​cercetare, cât și în industrie.

Obiectivul studiului este învățarea profundă, un fel de inteligență artificială (AI) și învățarea automată cu care interacționăm cu toții în fiecare zi, adesea fără să ne gândim la asta. De exemplu, atunci când apare o melodie nouă pe Spotify, care este similară cu melodiile pe care le-am auzit anterior, sau când camera noastră de pe telefonul mobil găsește automat cele mai bune setări și corectează culorile dintr-o fotografie.

„Învățarea profundă a luat lumea peste cap și a avut un impact major asupra multor industrii, sectoare și domenii științifice. Acum am dezvoltat un instrument care face posibilă utilizarea potențialului extraordinar al învățării aprofundate, cu accent pe imaginile microscopice ”, spune Benjamin Midtvedt, doctorand în fizică și autor principal al studiului.

Învățarea aprofundată poate fi descrisă ca un model matematic utilizat pentru rezolvarea problemelor dificil de rezolvat folosind metode algoritmice tradiționale. În microscopie, marea provocare este de a obține cât mai multe informații posibil din imaginile completate cu date, iar aici învățarea aprofundată s-a dovedit a fi foarte eficientă.

Benjamin Midtvedt

Benjamin Midtvedt. Credit: Aykut Argun

Instrumentul pe care Midtvedt și colegii săi de cercetare l-au dezvoltat includ rețele neuronale care învață să obțină exact informațiile pe care un cercetător le dorește de la o imagine vizualizând un număr mare de imagini, cunoscute sub numele de date de instruire. Instrumentul simplifică procesul de producere a datelor de instruire în comparație cu nevoia de a le face manual, astfel încât să poată fi generate zeci de mii de imagini într-o oră în loc de o sută într-o lună.

„Acest lucru face posibilă extragerea rapidă a mai multor detalii din imaginile microscopului fără a fi nevoie să creăm o analiză complicată cu metodele tradiționale. În plus, rezultatele sunt reproductibile și se pot obține informații specifice, personalizate, pentru un anumit scop. “

De exemplu, instrumentul permite utilizatorului să seteze dimensiunea și proprietățile materialului pentru particule foarte mici și să numere și să clasifice cu ușurință celulele. Cercetătorii au demonstrat deja că instrumentul poate fi utilizat de industriile care trebuie să își curețe emisiile, așa cum pot vedea în timp real dacă toate particulele nedorite au fost filtrate.

Cercetătorii speră că, în viitor, instrumentul ar putea fi utilizat pentru a urmări infecțiile dintr-o celulă și pentru a proiecta mecanisme de apărare celulară care să deschidă mari oportunități pentru noi medicamente și tratamente.

„Am văzut deja un mare interes internațional pentru acest instrument. În ciuda provocărilor microscopice, cercetătorii pot acum să efectueze mai ușor analize, să facă noi descoperiri, să implementeze idei și să deschidă terenuri noi în domeniile lor. “

Referințe:

„Microscop digital cantitativ de învățare profundă” de Benjamin Midtvedt, Saga Helgadottir, Aykut Argun, Jesús Pineda, Daniel Midtvedt și Giovanni Volpe, 19 februarie 2021, Recenzii de fizică aplicată.
DOI: 10.1063 / 5.0034891

„Caracterizarea rapidă și precisă a nanoparticulelor folosind holografia învățării axei profunde” de Benjamin Midtvedt, Erik Olsén, Fredrik Eklund, Fredrik Höök, Caroline Beck Adiels, Giovanni Volpe și Daniel Midtvedt, 5 ianuarie 2021, ACS Nano.
DOI: 10.1021 / acsnano.0c06902

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.