211service.com
Atklājot neredzamo
Ar pētnieku pieklājību
Nelielus trūkumus vīna glāzē vai sīkas krokas kontaktlēcās var būt grūti pamanīt pat labā apgaismojumā. Taču MIT inženieri ir izstrādājuši mašīnmācības paņēmienu, kas var atklāt šīs neredzamās pazīmes un objektus tumsā.
Galvenais bija neironu tīkls, programmatūras veids, ko var apmācīt saistīt noteiktas ievades ar konkrētiem izvadiem — šajā gadījumā tumšiem, graudainiem caurspīdīgu objektu attēliem un pašiem objektiem.
Komanda tīklam ievadīja ārkārtīgi graudainus attēlus ar vairāk nekā 10 000 caurspīdīgu kodināšanas rakstu no integrētajām shēmām. Attēli tika uzņemti ļoti vājā apgaismojumā ar aptuveni vienu fotonu uz vienu pikseļu — daudz mazāk gaismas nekā kamera varētu reģistrēt tumšā, noslēgtā telpā. Tad viņi parādīja neironu tīklam jaunu graudainu attēlu, kas nebija iekļauts apmācības datos, un atklāja, ka tas spēj rekonstruēt caurspīdīgo objektu, ko tumsa bija aizklājusi.
Pētnieki iestatīja savu kameru, lai uzņemtu attēlus, kas ir nedaudz nefokusēti, un tas liecina par atklātās gaismas viļņošanos, ka tajā var būt caurspīdīgs objekts.
Taču defokusēšana rada arī izplūšanu, kas var apgrūtināt neironu tīkla aprēķinus. Lai iegūtu asāku un precīzāku attēlu, pētnieki neironu tīklā iekļāva fizikas likumu, kas apraksta, kā gaisma rada izplūšanas efektu, kad kamera ir defokusēta.
Komanda atkārtoja savus eksperimentus ar vēl 10 000 vispārīgāku un daudzveidīgāku objektu attēliem, tostarp cilvēkiem, vietām un dzīvniekiem. Atkal neironu tīkls ar iegulto fizikas algoritmu spēja no jauna izveidot caurspīdīgas kodināšanas attēlu, kas tika uzņemts tumsā.
Rezultāti parāda, ka neironu tīklus var izmantot, lai apgaismotu caurspīdīgas pazīmes, piemēram, bioloģiskos audus un šūnas, attēlos, kas uzņemti ar ļoti mazu gaismu.
Ja jūs spridzinat bioloģiskās šūnas ar gaismu, jūs tās sadedzinat, un vairs nav ko attēlot, saka mašīnbūves profesors Džordžs Barbastathis. Ja jūs pakļaujat pacientu rentgena stariem, jūs palielināsit risku saslimt ar vēzi.
Tas, ko mēs šeit darām, [nozīmē], ka varat iegūt tādu pašu attēla kvalitāti, bet ar mazāku ekspozīciju pacientam. Un bioloģijā jūs varat samazināt bioloģisko paraugu bojājumus, kad vēlaties no tiem ņemt paraugus.