中新網(wǎng)上海4月13日電(記者 陳靜)不用最昂貴的鏡頭，也能拍出高清照片。近年來，眾多手機、數(shù)碼相機廠商不斷探索如何在控制成本的情況下，使用AI模型進一步提升像素級。
記者13日獲悉，這一次，同樣的技術(shù)理念被復(fù)旦大學計算機科學技術(shù)學院教授顏波帶領(lǐng)的團隊遷移到了生命科學實驗室里的常用研究工具“熒光顯微鏡”上。他們發(fā)明的跨任務(wù)、多維度圖像增強基礎(chǔ)AI模型(UniFMIR)，實現(xiàn)了對現(xiàn)有熒光顯微成像極限的突破。
最新一期科學期刊《自然-方法》(Nature Methods)刊登了中國學者的研究成果。UniFMIR的成功研發(fā)標志著中國在關(guān)鍵科學儀器領(lǐng)域“國產(chǎn)設(shè)備+基礎(chǔ)模型”的組合能有效減少對進口設(shè)備的依賴，也為全球科研領(lǐng)域的進步貢獻了中國智慧和力量。
熒光顯微鏡利用部分物質(zhì)受紫外線照射后可發(fā)熒光的特性，通過染色讓本不具有該特性的物質(zhì)發(fā)出熒光，可以觀察細胞內(nèi)物質(zhì)的吸收、運輸、化學物質(zhì)的分布及定位等。在分辨率方面，它遠超普通光學顯微鏡0.2微米極限，到達觀測分子的納米尺度，是生命科學領(lǐng)域不可或缺的研究工具。自2006年面世以來，熒光顯微鏡已幫助全球科學家研發(fā)出對帕金森氏癥、阿爾茨海默氏癥和亨廷頓氏癥等神經(jīng)退行性疾病更有針對性的治療方法。
據(jù)了解，由于顯微鏡光學硬件和生物樣本光敏感性(在熒光照射下，生物活性降低)帶來的挑戰(zhàn)，過去幾年中，生命科學和計算機領(lǐng)域的科學家們開始攜手探索用AI的路徑來增強圖像質(zhì)量的辦法。然而，成像模式多樣、降質(zhì)類型復(fù)雜、增強過程迥異等一系列問題，使得這一任務(wù)極具挑戰(zhàn)性，于是，大多數(shù)科學家選擇“每次解決一個問題”，聚焦于研制針對單一需求的“專有”AI模型。
但來自復(fù)旦大學的這支AI for Science團隊則以“一站式集成”為目標，直接構(gòu)建了“統(tǒng)一”的熒光顯微鏡圖像增強AI基礎(chǔ)模型(UniFMIR)，大幅提升在“圖像超分辨率重構(gòu)、各向同性重構(gòu)、3D去噪、圖像投影和過程重建”五大任務(wù)方向上的性能。加載了UniFMIR的熒光顯微鏡將成為生命科學實驗室中的“神器”。科學家們可以更清晰地觀察到活細胞內(nèi)部的微小結(jié)構(gòu)和復(fù)雜過程，加速全球生命科學、醫(yī)學研究、疾病診斷相關(guān)領(lǐng)域的科學發(fā)現(xiàn)和醫(yī)療創(chuàng)新；同時，在半導(dǎo)體制造、新材料研發(fā)等領(lǐng)域，該成果可以用來提升觀察和分析材料微觀結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，從而優(yōu)化制造工藝和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
研究團隊方面表示，未來，生命科學實驗室的科學家們可通過進一步擴展訓練數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量和豐富度來不斷強化UniFMIR的圖像重構(gòu)能力。顏波對UniFMIR被用于更多類型實驗的可能性充滿信心。(完)