Utilizarea învățării aprofundate pentru a măsura obiecte cu o precizie mai mare la scara nanomedicală

Învățarea profundă îi ajută pe cercetători să găsească trăsături ascunse în semnale impulsive rezistente la senzația nanoporoasă a obiectelor la scara nanosale. Credit: Universitatea Osaka

Cercetătorii de la Universitatea din Osaka folosesc instrucțiuni aprofundate pentru a reduce zgomotul din datele de curent electric colectate de la nanopori, ceea ce poate duce la măsurători de precizie mai mare atunci când lucrează cu experimente foarte mici sau diagnostice medicale.

Oamenii de știință de la Institutul de cercetări științifice și industriale de la Universitatea din Osaka au folosit metode de învățare automată pentru a crește raportul semnal-zgomot în datele colectate atunci când sferele mici trec prin nanopori microscopici tăiați în substraturi de siliciu. Această lucrare poate duce la colectarea de date mult mai sensibile în timpul secvențierii ADN sau detectarea concentrațiilor mici de agenți patogeni.

Miniaturizarea a deschis posibilitatea ca o gamă largă de instrumente de diagnostic, cum ar fi detectarea punctelor de îngrijire a bolii, să poată fi efectuată rapid și cu probe foarte mici. De exemplu, particulele necunoscute pot fi analizate trecându-le prin nanopori și înregistrând mici modificări ale curentului electric. Cu toate acestea, intensitatea acestor semnale poate fi foarte scăzută și este adesea îngropată sub zgomot aleatoriu. Sunt clar necesare noi tehnici pentru a extrage informații utile.

Acum, oamenii de știință de la Universitatea Osaka au folosit învățarea profundă pentru a „denunța” datele nanopore. Majoritatea metodelor de învățare automată trebuie instruite cu multe exemple „curate” înainte de a interpreta baze de date zgomotoase. Cu toate acestea, folosind o tehnică numită „Noise2Noise”, care a fost inițial creată pentru îmbunătățirea imaginii, echipa a reușit să îmbunătățească rezoluția execuțiilor zgomotoase, chiar dacă nu existau date clare. Rețelele neuronale profunde, care acționează ca neuroni stratificați în creier, au fost utilizate pentru a reduce interferența datelor.

„Denotarea profundă ne-a permis să detectăm trăsăturile slabe ale semnalelor ionice actuale ascunse de fluctuațiile aleatorii”, spune primul autor Makusu Tsutsui. “Algoritmul nostru a fost creat pentru a selecta caracteristicile care reprezentau cel mai bine datele de intrare, permițând astfel computerului să detecteze și să scadă zgomotul din datele brute.”

Procesul a fost repetat de multe ori până când semnalul de bază a fost recuperat. Practic, o mulțime de curse zgomotoase au fost folosite pentru a produce un semnal curat.

„Metoda noastră poate spori capacitatea de sensibilitate a nanoporilor pentru detectarea rapidă și precisă a bolilor infecțioase”, explică autorul principal Takashi Washio. Aceasta cercetare poate duce la teste de diagnostic mult mai precise, chiar si atunci cand semnalul de baza este foarte slab.

Referință: „Sens profund de învățare nanoporă a dinamicii de translocare cu o singură nano-particulă” 14 mai 2021, Metode mici.
DOI: 10.1002 / smtd.202100191

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.