تحلیل سریع‌تر تصویر با کمک یادگیری عمیق

پژوهشگران آمریکایی در بررسی جدید خود تلاش کرده‌اند تا با کمک یادگیری عمیق، سرعت تحلیل تصاویر را افزایش دهند.

به گزارش ایسنا و به نقل از ساینس‌دیلی، یک تصویر می‌تواند به اندازه هزاران کلمه ارزش داشته باشد اما این تنها هنگامی ممکن است که مشخص باشد چه چیزی را توصیف می‌کند. اگرچه میکروسکوپ‌های جدید می‌توانند طی چند ثانیه، داده‌های تصویری بسیاری را از سلول‌ها یا بافت‌های زنده به دست بیاورند اما استخراج اطلاعات زیستی معنادار از این داده‌ها، ساعت‌ها یا حتی هفته‌ها زمان می‌برد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

گروهی از پژوهشگران "آزمایشگاه زیست شناسی دریایی"(MBL) وابسته به "دانشگاه شیکاگو"(UChicago) برای برطرف کردن این مشکل، از یادگیری عمیق و دیگر روش‌های محاسباتی استفاده کرده‌اند تا زمان تحلیل تصویر را به صورت قابل توجهی کاهش دهند.

"هری شروف"(Hari Shroff)، سرپرست این پژوهش و همکارانش توانستند سرعت تحلیل تصویر را طی سه مرحله افزایش دهند.

داده‌های تصویری میکروسکوپ معمولا تار می‌شوند. در مرحله نخست، پژوهشگران برای کاهش میزان تار شدن تصویر، از یک روند تحلیلی استفاده کردند که طی آن، رایانه بین تصویر تار و برآوردی از جسم واقعی موجود در تصویر حرکت می‌کند تا بهترین ارزیابی را در مورد جسم واقعی ارائه دهد.

شروف و همکارانش با تنظیم الگوریتم کلاسیک تجزیه و تحلیل، سرعت ارزیابی را تا بیش از ۱۰ برابر افزایش دادند.

شروف در این باره گفت: این الگوریتم بهبود یافته می‌تواند کارآیی گسترده‌ای داشته باشد و تقریبا در همه میکروسکوپ‌های فلوئورسانس به کار برود.

پژوهشگران در دومین مرحله تلاش کردند تا مشکل ثبت سه‌بعدی را حل کنند. ثبت سه‌بعدی معمولا با هم‌ردیف کردن و تلفیق چندین تصویر از یک جسم در زوایای گوناگون انجام می‌شود. پژوهشگران چندین روش را برای بهبود ثبت سه‌بعدی به کار گرفتند که یکی از آنها استفاده از "واحد پردازش گرافیکی"(GPU) بود.

شروف ادامه داد: به نظر می‌رسد که ثبت پایگاه داده‌های بزرگ، زمان بیشتری نسبت به زمان تحلیل آنها نیاز دارد.

وی افزود: پیشرفت‌های ما در ثبت سه‌بعدی و تجزیه و تحلیل به این معناست که تحلیل تصویر با کمک داده‌های موجود در کارت گرافیکی می‌تواند با سرعت انجام شود. ما برای پایگاه داده‌های بزرگتر، راهی یافته‌ایم که می‌تواند داده‌ها را به صورت کارآمد ثبت کند تا به واحد پردازش گرافیکی منتقل و سپس به یکدیگر متصل شوند. اگر بخواهیم از بافت بزرگتری تصویربرداری کنیم، این کار بسیار مهم خواهد بود. برای مثال، اگر قصد تصویربرداری از یک حیوان دریایی را داشته باشیم و یا بخواهیم یک اندام را به صورت واضح زیر میکروسکوپ ببینیم، این روش به ما کمک خواهد کرد.

پژوهشگران در مرحله سوم، از یادگیری عمیق برای تحلیل پیشرفته استفاده کردند تا بتوانند تحلیل پایگاه داده‌ها را بهبود ببخشند. آنها رایانه را آموزش دادند تا رابطه میان داده‌های تصویر تار ورودی و تصویر واضح خروجی را تشخیص دهد.

شروف گفت: این روش، عملکرد بسیار خوبی داشت. شبکه عصبی آموزش داده شده توانست نتایج تحلیلی را بسیار سریع تحلیل کند.

وی افزود: هنگامی که شبکه عصبی را برای تشخیص یک نوع تصویر مثلا تصویر یک سلول آموزش می‌دهیم، می‌تواند تصاویری مانند آن را به خوبی تحلیل کند اما اگر تصویر کمی متفاوت باشد، داده‌های دیگری ارائه می‌دهد. فریب دادن یک شبکه عصبی، بسیار ساده است. یک بخش فعال پژوهش ما، ایجاد شبکه‌های عصبی است که با روش کلی‌تری کار می‌کند.

این پژوهش، در مجله "Nature Biotechnology" به چاپ رسید.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: یادگیری عمیق میکروسکوپ الگوریتم شبکه های عصبی یادگیری عمیق ثبت سه بعدی داده ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۸۴۷۹۰۹۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

امید برای یافتن حیات در زیر مریخ زنده شد 

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، در آتاکاما که به عنوان خشک‌ترین بیابان سوزان جهان شناخته می‌شود، خورشید بی امان می‌تابد و وجود حیات غیرقابل تصور به نظر می‌رسد.

محققان یک گروه انعطاف پذیر از باکتری‌ها را در «دره یونگی» «Yungay Valley» بسیار خشک یافتند. این کلونی میکروبی کاملا از جهان سطحی جدا شده است. از نظر دانش پژوهان، این عمیق‌ترین بررسی میکروبی و کشف حیات میکروبی در خاک‌های آتاکاما تا به امروز است.

اشکال پیچیده‌تر حیات، برای زنده ماندن در شرایط بسیار خشک صحرای آتاکاما تلاش می‌کنند. با وجود محیط خشن، زندگی میکروبی، در خاک شور و غنی از سولفات صحرا رشد می‌کند. این شرایط، محیط منحصر به فردی را برای زندگی برخی از انواع میکروارگانیسم‌ها فراهم آورده است.

میکروب‌ها قبلا در این منطقه بیابانی تا عمق ۲.۶ فوت (۸۰ سانتیمتر) ثبت شده بودند. محققان می‌گویند تصور می‌شود ۸۰ سانتیمتر اولیه خاک، پناهگاه احتمالی در برابر نور شدید UV خورشید باشد، جایی که ممکن است مقداری آب پیدا شود.

با این حال، دانشمندان این مسئله را مطرح کرده اند که آیا میکروب‌ها می‌توانند در لایه‌های عمیق‌تر خاک زنده بمانند یا خیر. برای بررسی این سوال، «دیرک واگنر» «Dirk Wagner» و همکارانش نمونه‌های خاک عمیق زیرسطحی را از بخش دره یونگی صحرا جمع آوری کردند. آنها برای کشف این زیست کره پنهان، از یک شیوه استخراج جدید استفاده کردند تا مطمئن شوند DNA به دست آمده از موجودات زنده است.

دانش پژوهان کشف کردند که حیات میکروبی از عمق ۶.۶ فوت (۲۰۱ سانتیمتر) تا دستکم عمق ۱۳ فوت (۳۹۶ سانتیمتر) زیر سطح بیابان گسترش می‌یابد.

انواع میکروب‌های کشف شده 

میکروب‌های شاخه سفت پوستان (فیرمیکوت ها) در ۸۰ سانتی متر بالایی رسوبات دریاچه خشک (پلایا) شایع بودند. پایین‌تر ۲۰۰ سانتیمتر، جمعیت میکروبی مشخصی مشاهده شد که تحت سلطه اکتینوباکتری‌ها بود.

این گروه، باکتری‌هایی را از شاخه سفت پوستان یافتند که در برابر نمک زیاد مقاوم هستند و در محیط با اکسیژن کمتر رشد می‌کنند. اکتینوباکتری‌ها در شرایط سخت مختلفی از جمله قطب شمال و سایر زیستگاه‌های شور زندگی می‌کنند.

چگونگی زنده ماندن میکروب‌ها در این اعماق زنده

در طول تجزیه و تحلیل ژنتیکی جوامع میکروبی، برخی از باکتری‌ها شباهت‌های ژنتیکی را به دو گونه خاص نشان دادند: «ژئودرماتوفیلوس پولوریس» «Geodermatophilus pulveris» و «مود استوباکتر کاسرسی» «Modestobacter caceresi» که هر دو نوع باکتری به شاخه اکتیونوباکتر تعلق دارند.

دانش پژوهان می‌گویند این جامعه از باکتری‌ها [اکتینوباکتری‌ها]ممکن است ۱۹ هزار سال پیش، قبل از دفن شدن توسط رسوبات پلایا، در این خاک ساکن شدند و این فرضیه را مطرح کرده اند که این جامعه می‌تواند برای یک مسافت نامحدود به سمت پایین حرکت کرده باشد که نشان دهنده یک زیست کره عمیق قبلا ناشناخته در زیر اَبَرخشک‌ترین بیابان جهان است.

محققان در پاسخ به این سوال که چگونه این کلونی میکروبی می‌تواند در چنین اعماق زیادی رشد کند، می‌گویند این کار را با به دست آوردن آب از سنگ گچ معدنی انجام داده اند.

پیامد‌های این کشف بسیار فراتر از زمین است. صحرای آتاکاما با زمین‌های بایر و بی جان خود شبیه یک منظره از مریخ است. یک احتمال وسوسه انگیز در زیر خاک مریخ وجود دارد: رسوبات گچ، مشابه آنچه در آتاکاما کشف شد، که می‌تواند آب را برای حیات میکروبی فراهم کند.

نتایج این مطالعه در مجله PNAS Nexus منتشر شده است.

انتهای پیام/