光学显微镜中的AI能够快速、高质量地成像厚3D样品

光学显微镜已经存在了几个世纪，但科学家们仍在探索新的方法、技术和技术，以帮助他们观察微观世界。最近，研究人员将一种被称为压缩成像的计算成像方法与一种更快的扫描方法相结合。

新方法用于在不到一秒的时间内获得花粉粒的双光子显微镜图像。如果采用传统方法，则需要多花五倍的时间。一些可能的应用将是可视化神经网络或同时监测来自数百个神经元的活动。神经元传递信号的时间约为10毫秒，远快于传统显微镜系统的速度。

快速扫描双光子显微镜的改进

新形式的光学显微镜提供超快的红外激光脉冲到样品。光与组织或荧光标签相互作用，发出的信号用于创建图像。使用它是因为它能够产生高分辨率的3D图像，深度可达1毫米。因为在弱光条件下需要点探测器，需要逐点图像采集和重建，这种光学显微镜的迭代成像速度有限。

为了加快成像速度，研究人员开发了一种多聚焦激光照明方法。该方法使用数字微镜设备(DMD)，这是一种低成本的扫描仪，通常用于投影仪。通过将多聚焦扫描与压缩感知相结合，研究人员能够进一步提高成像速度。这种方法可以减少70%到90%的曝光量来重建标本。

人工智能和深度学习改变光学显微镜的游戏规则

更快的显微镜技术意味着可以在更短的时间内捕捉到更多的图像。对如此大量的图像进行分析成为了一个瓶颈，但人工智能，特别是使用深度学习以超人的精度处理大量图像，可以加快分析速度。然后，先进的人工智能系统可以使用这些处理过的图像构建高清晰度合成图像——所有这些都只需要人类科学家所需时间的一小部分。

尽管仍有改进的空间，但令人兴奋的是，我们正处在一个决定性的时期，传统科学学科正在与截然不同的学科(如人工智能和机器视觉)结合在一起，创造出超越它们各部分之和的东西。

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