人工智能和硬件创新提升共焦显微镜性能

自1957年人工智能先驱马文明斯基获得共焦显微镜原理专利以来，由于其对比度优于传统的宽视场显微镜，已成为世界各国生命科学实验室的主要标准。然而，共焦显微镜并不完美。他们通过一次只对一个焦点成像来提高分辨率，因此可能需要很长时间来扫描整个精细的生物样本，并暴露在潜在的有毒光剂量下。

为了将共焦成像推向前所未有的性能水平，海洋生物实验室(MBL)的一项合作发明了“厨房水槽”共焦平台，该平台借鉴了其他高倍成像系统的解决方案，添加了“深度学习”的统一线索人工智能算法，成功将共焦的体积分辨率提高了10倍以上，同时降低了光毒性。他们关于这项技术的报告名为“多视角共焦超分辨率显微镜”，于本周在线发表在杂志《自然》上。

“许多实验室都有共焦仪。如果他们可以使用这些人工智能算法来获得更高的性能，那么他们就不必投资购买全新的显微镜。对我来说，这是采用这些人工智能方法的最佳和最令人兴奋的原因之一，”高级作者兼国家生物医学成像和生物工程研究所MBL研究员Hari Shroff说。

在其创新中，新的共焦平台使用了三个物镜，可以对各种大小的样本进行成像，从秀丽隐杆线虫胚胎中的细胞核和神经元到整个成体。多个样本视图被快速捕获、配准和融合，以产生比单视图共焦显微镜更高分辨率的重建。该平台还推出了一种创新的三镜头扫描头，可以轻松地为显微镜底座添加线扫描照明。

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