دانشمندان روسی شبکه عصبی منحصر به فردی برای تجزیه و تحلیل نانوذرات ایجاد کردند

فن آوری

URL کوتاه دریافت کنید

دانشمندان دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای MEPhI روسیه اولین کسانی هستند که موفق به “آموزش” یک سلول عصبی نحوه جستجو و تجزیه و تحلیل نانوذرات با کمک میکروسکوپ می شوند.

روش “آموزش” سلولهای عصبی که آنها پیشنهاد کردند امکان نه گفتن به پردازش دستی میکرو عکاسها را فراهم می کند ، که این امر باعث افزایش بار و کیفیت تجزیه و تحلیل نانومواد جدید می شود. یافته های تحقیق در مجله Ultramicroscopy منتشر شده است.

برای آموزش یک سلول عصبی برای انجام این یا آن وظیفه ، همانطور که دانشمندان توضیح داده اند ، ضروری است که “یک گروه عظیم از موارد حل شده” را تغذیه “کنند. چنین نمونه های آموزشی معمولاً توسط افراد ساخته می شود – اصطلاحاً برچسب زنی داده ها. ده ها هزار عکس با برچسب “برای آموزش” شبکه برای تجزیه و تحلیل تصاویر مورد نیاز است ، که به گفته محققان ، این رشته برای رشته ای از کارهای کاملاً تخصصی و علمی کاملاً مشکل ساز است.

یکی از این دامنه ها ، تجزیه و تحلیل داده های مربوط به میکروسکوپ نانوذرات است و هیچ ابزار مناسبی تاکنون وجود نداشته است. تحقیقات دانشمندان دانشگاه ملی تحقیقات هسته ای MEPhI نشان داد که در واقع امکان “آموزش” سلولهای عصبی برای تجزیه و تحلیل تصاویر از یک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بدون برچسب گذاری میکرو عکس های واقعی با دست ، بلکه تولید تصاویری است که از آنها بر روی کامپیوتر تقلید می کند.

“یک SEM که به جای نور مرئی به یک دسته الکترون متکی است ، هنگام مطالعه نانوذرات مورد استفاده قرار می گیرد و برای اهداف پزشکی ساخته می شود. تجزیه و تحلیل عکسهای SEM شامل تشخیص ذرات و توزیع آنها با توجه به اندازه آنها است. رویکردهای Neuronet توسعه کافی ندارند در این حوزه ، و روشهای متداول پردازش تصاویر کیفیت لازم را فراهم نمی کنند ، “توضیح داد الکساندر خارین ، متخصص انستیتوی فیزیک مهندسی برای پزشکی پزشکی ، MEPhI.

هر دو مورد – تجزیه و تحلیل میکرو عکس ها و برچسب گذاری آنها برای سلول های عصبی – معمولاً به صورت دستی انجام می شود: دانشمندی هر ذره را دور خود حلقه می کند و اندازه گیری می کند. می تواند هزاران نفر از آنها در یک عکس فوری وجود داشته باشد. معماری موجود سلولهای عصبی امکان تجزیه و تحلیل چنین تصاویری را فراهم می کند ، به طوری که به گفته دانشمندان مشکل کم بودن اطلاعات برچسب گذاری شده است.

به گفته محققان در MEPhI ، کشف شد که می توان نانوذرات را – با در نظر گرفتن بافت آنها در میکرو عکس های واقعی – از پایگاه داده منبع باز عکس های ساخته شده توسط میکروسکوپ الکترونیکی اسکن ، تهیه کرد. در این حالت ، مطمئناً مشخص خواهد شد که ذرات در هر تصویر تولید شده در کجا قرار دارند و اندازه آنها چیست.

“چنین رویکردی برای حل برخی از کارها به عنوان مثال ، برای” آموزش “اتومبیل های بدون سرنشین مورد استفاده قرار گرفت ؛ اما مشخص شد که ترسیم تصاویر واقع گرایانه و کاملاً متغیر به این آسانی نیست. اما اگر در SEM اعمال شود ، این رویكرد كاملاً توجیه شده است: یك سلول عصبی كه از طریق تصاویر ترسیم شده “آموزش داده می شود” ، بر روی تصاویر واقعی نیز كارآمد عمل می كند. “

دانشمندان بر این باورند که نتایج تحقیق امکان ایجاد خودکار پردازش عکسهای فوری با SEM را فراهم می آورد ، زیرا انقلابی در روشهای استاندارد جستجو در مواد جدید ایجاد کرده است. این نه تنها به کاهش زمان تحقیق کمک می کند ، بلکه به افزایش تعداد ذرات مورد تجزیه و تحلیل – از صدها به ده هزار کمک می کند.

در طول تحقیق ، از یک سلول عصبی با معماری RetinaNet استفاده شد. بعداً ، جامعه علمی قرار است از همین روش برای طبقه بندی نانوذرات از نظر شکل استفاده کند. همچنین تا کنون کاملاً دستی است.