Ученые автоматизировали электронную микроскопию: что это дает

Автоматизация открывает новую эру электронной микроскопии. Теперь исследователям не нужно тратить драгоценное время на наблюдения. Микроскоп сам соберет нужную информацию, а ученым останется ее проанализировать.
Екатерина Морозова
С помощью веб-платформы пользователь может отслеживать сбор данных в режиме реального времени, передавать данные на суперкомпьютер и обрабатывать их во время живого эксперимента.
С помощью веб-платформы пользователь может отслеживать сбор данных в режиме реального времени, передавать данные на суперкомпьютер и обрабатывать их во время живого эксперимента. Источник: Freepik

Исследователи из лаборатории Беркли представили метод автоматизированной микроскопии, потоковую службу для более быстрой передачи данных и простую веб-платформу, объединяющую эти два метода.

Автоматизированный электронный микроскоп может действовать по алгоритму, например, сфокусировать изображение, затем сделать снимок, переместить фокус и все повторить для нового участка. Объединяясь в последовательную цепочку, алгоритмы позволяют выполнять длительные эксперименты для создания большой карты из сетки изображений.

Автоматизированная визуализация, показывающая изображение с малым увеличением и врезкой с увеличенным разрешением одной области.
Автоматизированная визуализация, показывающая изображение с малым увеличением и врезкой с увеличенным разрешением одной области.Источник: Berkeley Lab

Следствием автоматизации является повышение скорости обработки больших объемов данных. Быстрые детекторы могут производить до 700 Гб информации за 15 секунд, а это создает проблемы хранения и обработки данных, а также их перемещения. Первоначально микроскоп был ограничен 15 минутами работы из-за нехватки места на жестком диске. Однако ученые разработали метод эффективной потоковой передачи данных, полностью пропуская диск.

Этот метод аналогичен потоковой передаче видео на смартфон — вместо того, чтобы сначала загружать полный файл, зритель может смотреть видео по мере его передачи. Так что теперь с помощью веб-платформы пользователь может отслеживать сбор данных в режиме реального времени, передавать данные на суперкомпьютер и обрабатывать их во время живого эксперимента. По сравнению с обычным процессом передачи файлов этот метод в 14 раз быстрее и надежнее, что в целом выводит изучение гетерогенных материалов на новый уровень.

Ученые также нашли способ автоматизировать перемещение микроскопического биоматериала в лабораториях.