Нейросеть научили различать наночастицы | Популярный Университет

Нейросеть научили различать наночастицы

Американские исследователи автоматизировали процесс обработки изображений наночастиц, полученных при помощи жидкофазной просвечивающей электронной микроскопии.

Американские исследователи автоматизировали процесс обработки изображений наночастиц, полученных при помощи жидкофазной просвечивающей электронной микроскопии. В этом им помогла известная нейросеть U-Net. Исследование опубликовано в ACS Central Science.

Увидеть даже достаточно крупные наночастицы — задача не из лёгких. Обычный оптический микроскоп с ней не справится, зато электронный микроскоп — может. При помощи жидкофазной просвечивающей электронной микроскопии можно отслеживать изменения, происходящие с наночастицами в растворе. Например, можно записать, как образуются зародыши нанокристаллов, как эти нанокристаллы растут. Всё это даёт учёным важную информацию, на основе которой выдвигаются предположения о механизмах превращений веществ и строятся теории.

Детекторы в современных приборах для жидкофазной просвечивающей электронной микроскопии могут получать изображения с частотой в тысячи кадров в секунду. Обработка такого огромного объëма данных сложна сама по себе и требует автоматизации. Осложняет этот процесс ещё и то, что зачастую изображения имеют плохую контрастность объект-фон, содержат много шумов и различных дефектов.

Решить эту проблему учёным из США помогло машинное обучение. Разработанная ими программа основана на существующей нейронной сети U-Net — как отмечают авторы, её уже применяли в решении задач классификации пикселей изображения. Исследователи добились эффективной и точной идентификации границ наночастиц, даже если соотношение шум/сигнал достаточно велико, а сами частицы неоднородны и перекрываются.

Однако стоит учитывать, что в своём исследовании учёные обрабатывали изображения наночастиц золота, которые достаточно легко увидеть в электронный микроскоп.  Для более лёгких частиц — например, белков, полимеров, органических наночастиц — уже проявляются серьезные проблемы с контрастом. Развитие предложенного авторами метода для таких частиц сделает возможным, например биологические приложения, визуализацию биомолекул.

Автор: Максим Мазурин
Редактор: Анастасия Воротникова

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: