Gilus mokymasis išmaniųjų telefonų mikroskopus paverčia laboratoriniais prietaisais

Anonim

UCLA Samuelio inžinerijos mokyklos mokslininkai parodė, kad gilus mokymasis, galingas dirbtinio intelekto būdas, gali išskirti ir sustiprinti mikroskopinius duomenis, padarytus išmaniuosiuose telefonuose. Technika pagerina išmaniųjų telefonų vaizdų skiriamąją gebą ir spalvų informaciją tiek, kad jie priartėtų prie kokybiškų vaizdų iš laboratorinių mikroskopų.

Šis avansas galėtų padėti aukštos kokybės medicinos diagnostikai į regionus, kuriuose nėra išteklių, kuriuose žmonės nesinaudoja aukščiausios klasės diagnostikos technologijomis. Ir ši technika naudoja priedus, kurie gali būti neįkainojami, naudojant 3-D spausdintuvą, kurio kaina yra mažesnė nei 100 JAV dolerių, palyginti su tūkstančiais dolerių, tai kainuotų įsigyti laboratorinę įrangą, gaminančią panašios kokybės vaizdus.

Šiandienos "smartphonach" fotoaparatai yra skirti fotografuoti žmones ir dekoracijas, o ne kurti didelės skiriamosios gebos mikroskopinius vaizdus. Taigi mokslininkai sukūrė priedą, kuris gali būti įdiegtas per "smartphone" objektyvą, siekiant padidinti mažesnių vaizdų, kuriuos jie imasi, matomumą iki maždaug vieno milijono elemento.

Tačiau tai leido išspręsti tik dalį iššūkių, nes nepakanka jokio pritvirtinimo, kad kompensuotų kokybės skirtumą tarp išmaniųjų telefonų kamerų vaizdo jutiklių ir objektyvų bei aukščiausios klasės laboratorinės įrangos kokybės. Naujoji technika kompensuoja skirtumą, naudojant dirbtinį intelektą, kad būtų atkurtas atskleidimo lygis ir spalvų duomenys, reikalingi laboratorinei analizei.

Tyrimą vadovavo elektros ir kompiuterinės inžinerijos ir bioinžinerijos kanclerio profesorius Aydoganas Ozcanas, o mokslininkas UCLA - daktaras Yairis Rivensonas. "Ozcan" tyrimų grupė pristatė keletą naujovių mobiliosios mikroskopijos ir jutimo srityje, ir itin daug dėmesio skiria plataus masto medicininei diagnostikai ir jutiklių, skirtų neturtingoms šalims.

"Naudodamiesi gilia mokymosi patirtimi, mes siekėme pašalinti vaizdo kokybę tarp nebrangių mobiliųjų telefonų pagrįstų mikroskopų ir aukso standartinių stalinių mikroskopų, naudojančių aukščiausios klasės objektyvus", - sakė Ozcan. "Manome, kad mūsų požiūris yra plačiai taikomas ir kitoms pigių mikroskopų sistemoms, kuriose naudojami, pavyzdžiui, nebrangūs lęšiai ar fotoaparatai, ir galėtų palengvinti aukštos klasės mikroskopus su palydovine televizija naudojant ekonomiškas, mobilias alternatyvas."

Jis pridūrė, kad nauja technika gali rasti daugybę paraiškų pasaulinėse sveikatos, telemedicinos ir diagnostikos srityse.

Tyrėjai fotografavo plaučių audinių mėginius, kraujo ir Pap tepalus, pirmiausia naudodami standartinį laboratorinį mikroskopą, o vėliau - išmanųjį telefoną su 3-D spausdinimo mikroskopu. Tada tyrėjai perduoda atitinkamų vaizdų poras į kompiuterinę sistemą, kuri "išmoko", kaip greitai sustiprinti mobiliųjų telefonų vaizdus. Procesas remiasi gilia mokymosi kompiuteriu kodu, kurį sukūrė UCLA tyrėjai.

Norėdami sužinoti, ar jų technika būtų naudinga kitokio tipo žemesnės kokybės vaizdams, tyrėjai naudojo gilų mokymąsi, kad galėtų sėkmingai atlikti panašias transformacijas su vaizdais, kurie prarado tam tikrą detalę, nes jie buvo suspausti greičiau perduoti per kompiuterių tinklą arba efektyviau saugoti.

Tyrimas buvo paskelbtas "American Chemical Society" žurnale " ACS Photonics". Jis remiasi ankstesniais "Ozcan" grupės tyrimo duomenimis, kurie giliai mokėsi rekonstruoti hologramas ir tobulinti mikroskopą.

menu
menu