در کمترین زمان ممکن؛

آنالیز خودکار هزاران ذره در تصاویر میکروسکوپ «SEM» امکان پذیر شد

پژوهشگران ابزار آنالیز خودکار هزاران ذره در تصاویر میکروسکوپ SEM با محدوده زمانی بسیار کم را ساختند.

کد خبر: ۸۹۴۳۲۹

چهارشنبه - ۱۲ آذر ۱۳۹۹ / December 02, 2020

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، دانشمندان دانشگاه ملی تحقیقات هسته‌ای MEPhI روسیه موفق به «آموزش» یک شبکه عصبی شدند تا این شبکه بتواند اقدام به جستجو، تجزیه و تحلیل نانوذرات با کمک میکروسکوپ کند.

روش «آموزش» شبکه‌های عصبی که این گروه پیشنهاد کردند امکان نه گفتن به پردازش دستی تصاویر را فراهم می‌کند، که باعث افزایش چندین برابر سرعت و کیفیت تجزیه و تحلیل نانومواد جدید می‌شود.

نتایج یافته‌های این گروه تحقیقاتی در نشریه Ultramicroscopy به چاپ رسیده است.

برای آموزش یک شبکه عصبی به‌ منظور انجام کاری، لازم است که تعداد زیادی مسئله حل شده در اختیار این سامانه قرار گیرد. چنین نمونه‌های آموزشی معمولاً توسط افراد ساخته می‌شود. ده‌ها هزار عکس با برچسب «برای آموزش» شبکه به‌ منظور تجزیه و تحلیل تصاویر مورد نیاز است که به گفته محققان، تهیه آن‌ها بسیار دشوار است.

یکی از این حوزه‌ها، تجزیه و تحلیل داده‌های میکروسکوپی نانوذرات است که تاکنون هیچ ابزار مناسبی برای این کار وجود نداشته است.

محققان دانشگاه ملی هسته‌ای MEPhI نشان داد که در واقع امکان «آموزش» شبکه عصبی برای تجزیه و تحلیل تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بدون برچسب‌گذاری میکرو عکس‌های واقعی با دست، وجود دارد.

الکساندر خارین، متخصص موسسه فیزیک مهندسی این دانشگاه می‌گوید: «در میکروسکوپ SEM هنگام مطالعه نانوذرات به جای نور مرئی از الکترون استفاده می‌شود. تجزیه و تحلیل عکس‌های SEM شامل تشخیص ذرات و توزیع آن‌ها با توجه به اندازه آن‌ها است.»

هر دو مورد تجزیه و تحلیل تصاویر و برچسب گذاری آن‌ها برای سلول‌های عصبی معمولاً به‌ صورت دستی انجام می‌شود. دانشمندی دوره هر ذره دایره‌ای می‌کشد و اندازه‌گذاری انجام می‌دهد. معماری موجود در شبکه‌های عصبی امکان تجزیه و تحلیل چنین تصاویری را فراهم می‌کند؛ به گفته دانشمندان، مشکل اصلی در این میان، کم بودن اطلاعات برچسب گذاری شده است.

به گفته محققان این پروژه، آن‌ها نشان دادند که امکان کشیدن نانوذرات با استفاده از اطلاعات یک پایگاه داده منبع باز وجود دارد. با این کار مشخص خواهد شد که ذرات در هر تصویر تولید شده در کجا قرار دارند و اندازه آن‌ها چقدر است.

دانشمندان معتقدند نتایج این تحقیق امکان ایجاد خودکار پردازش عکس‌های فوری با SEM را فراهم می‌آورد، زیرا انقلابی در روش‌های استاندارد جستجو در مواد جدید ایجاد کرده است. این روش نه تنها به کاهش زمان تحقیق کمک می‌کند، بلکه به افزایش تعداد ذرات تجزیه و تحلیل شده از صد‌ها به ده هزاران ذره نیز کمک می‌کند.