Ученые создали революционную платформу SmartTrap с искусственным интеллектом — она умеет работать с оптическим пинцетом и многократно ускоряет анализ мельчайших компонентов живых организмов. Новаторскую разработку воплотили в жизнь команда из Гетеборгского университета и Технологического университета Чалмерса (Швеция). Работа опубликована в журнале Nature Methods.
Оптический пинцет — инструмент, использующий сфокусированные лазерные лучи для захвата и перемещения микроскопических объектов. С его помощью можно манипулировать отдельными молекулами ДНК, живыми клетками и частицами, которые в тысячу раз тоньше человеческого волоса. За создание этой технологии в 2018 году Артур Эшкин был удостоен Нобелевской премии по физике.
Ранее работа с оптическим пинцетом требовала постоянного присутствия квалифицированного специалиста: он контролировал каждый этап эксперимента. Это сдерживало темпы исследований, увеличивало продолжительность рабочего процесса и порождало расхождения в результатах между разными лабораториями.
Новая платформа SmartTrap действует автономно — без участия человека. Благодаря сочетанию анализа изображений с глубоким обучением, специализированной электронике и точной системе подачи жидкости система способна захватывать частицы и позиционировать их с нанометровой точностью в трех измерениях, выполнять необходимые измерения и автоматически загружать новые образцы для следующего теста.
В ходе испытаний ИИ продемонстрировал впечатляющие результаты: он сортировал и характеризовал сотни частиц в час, проводил растяжение одномолекулярной ДНК (один из самых сложных анализов в биофизике), изучал механическую жесткость эритроцитов и наноуровневые электростатические силы взаимодействия между парами частиц при разных концентрациях солей.
Для человека, работающего с оптическим пинцетом, эти эксперименты занимают гораздо больше времени — в 10 или 100 раз дольше, если предположить, что оператор не отвлекается и не делает перерывов. Мы также выяснили, что искусственный интеллект во всех случаях справлялся не хуже, а то и лучше опытного оператора
SmartTrap создан на базе программного обеспечения с открытым исходным кодом и задуман как универсальная платформа для всей отрасли. По словам создателей, подобные ИИ‑решения способны преобразовать лабораторные исследования так же радикально, как автоматизация когда‑то изменила обрабатывающую промышленность.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ИИ хотят обучить находить новые законы физики.
