Ученые создали сверхбыстрый робот-микроскоп для поиска темной материи
Исследователи из Национального университета науки и техники MISIS (NUST MISIS, Москва, Россия) и Национального института ядерной физики (INFN, Неаполь, Италия) разработали простую и экономически эффективную технологию, которая позволяет увеличить скорость работы автоматизированных микроскопов ( Утра) от 10 до 100 раз. Увеличение скорости работы микроскопов поможет ученым во многих областях: медицине, ядерной физике, астрофизике, физике нейтрино, археологии, геологии, вулканологии и т. Д. Отчет о разработке был опубликован в научных отчетах .
«В нашем исследовании мы протестировали технологию полностью автоматизированного оптического сканирования тонких образцов, на которой будет основано новое поколение автоматических микроскопов. Мы проанализировали производительность и оценили достижимую скорость сканирования по сравнению с традиционными методами», — сказал один из Авторы, исследователь из НУСТ МИСИС и ИНФН, Андрей Александров.
Современная наука требует использования высокоскоростных сканирующих систем, способных проводить высокоточный анализ внутренней структуры образца, получать и анализировать большие объемы информации. Следующее поколение AM представляют такие системы: роботы, оснащенные высокоточной механикой, высококачественной оптикой и высокоскоростными видеокамерами. АМ работает в миллионы раз быстрее, чем оператор человеческого микроскопа, и может работать 24 часа в сутки, не уставая.
Современные АМ используются для оптического сканирования эмульсионных трековых детекторов. Многотоновые детекторы содержат миллионы эмульсионных пленок. Поскольку скорость AM ограничивает применимость детекторов, ученые активно ищут способы сделать существующие роботы быстрее, а также создать новые, гораздо более быстрые поколения. Такие роботизированные микроскопы будут незаменимы в эксперименте по поиску темной материи , где необходимо будет анализировать десятки тонн наноэмульсионных трекеров с беспрецедентной точностью в кратчайшие сроки.
«Технология машинного зрения позволяет AM распознавать объекты в режиме реального времени и самостоятельно решать, следует ли обрабатывать их изображения или перемещаться в другую точку. В настоящее время технологии параллельных вычислений CUDA и видеокарты с графическим процессором активно используются для обработки больших (~ 2 ГБ / с каждой видеокамеры) поток изображения и ускорение интенсивных вычислений. Мы также внедрили технологию вращения фокальной плоскости объектива «, добавил Александров.
По словам ученого, «эффективность и точность такого подхода оказалась сопоставимой с традиционными, а скорость сканирования пропорциональна количеству установленных камер, что говорит о значительном прогрессе».
Далее ученые намерены создать и испытать рабочий прототип нового поколения, используя реализованную ими технологию вращения фокальной плоскости. Увеличение скорости таких микроскопов в 10–100 раз может значительно увеличить объем обрабатываемых данных, сократить время их анализа без больших финансовых затрат и расширить пределы применимости метода детектора эмульсионных треков ». Будущие научные эксперименты, работающие с такими Детекторы будут искать частицы темной материи, изучать физику нейтрино, изучать фрагментацию ионов для нужд адронной терапии рака и защищать экипажи межпланетных миссий от космических лучей », — сказал Александров.
