ارائه شبکه عصبی برای آنالیز نتایج تصویربرداری‌ از نانوذرات

آنالیز نانوذرات یکی از کارهای زمان بر در تحقیقات دانشگاهی است. برای حل این مشکل محققان دانشگاه ملی تحقیقات هسته‌ای روسیه شبکه‌ای عصبی ارائه کردند که قابل آموزش است.

این شبکه عصبی به گونه‌ای توسعه یافته که می‌توان آن را آموزش داد تا تصاویر میکروسکوپی از نانوذرات را بررسی کرده و ابعاد و توزیع انها را مشخص کند. نتایج یافته‌های این گروه تحقیقاتی در نشریه Ultramicroscopy به چاپ رسیده است.

تجزیه و تحلیل داده‌های میکروسکوپی نانوذرات کاری زمان‌بر است که تاکنون هیچ ابزار مناسبی برای این کار وجود نداشته است.

معمولا برای انالیز نانوذرات نیاز به کار دستی یا برچسب گذاری است. اما در این روش، شبکه عصبی قادر است به سرعت و به شکل خودکار این کار را انجام دهد.

محققان روسی 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 میکروسکوپSEM 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 می شود.  دانشمندی دور هر ذره دایره‌ای می‌کشند و اندازه‌گذاری انجام می‌دهد. معماری موجود در شبکه‌های عصبی امکان تجزیه و تحلیل چنین تصاویری را فراهم می کند، 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 می کند، بلکه به افزایش تعداد ذرات تجزیه و تحلیل شده - از صدها به ده هزاران ذره نیز کمک می کند.