光學(xué)顯微鏡已經(jīng)存在了數(shù)百年，但科學(xué)家仍在探索新方法，新技術(shù)和新技術(shù)來幫助他們觀察微觀世界。近期研究人員將一種稱為壓縮成像的計算成像方法與一種更快的掃描方法相結(jié)合。

　　該新方法用于在不到一秒的時間內(nèi)獲取花粉顆粒的雙光子顯微鏡圖像。如果使用傳統(tǒng)方法，則需要花費五倍的時間。一些可能的應(yīng)用將是可視化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或同時監(jiān)視數(shù)百個神經(jīng)元的活動。神經(jīng)元在大約10毫秒內(nèi)傳送信號，遠快于傳統(tǒng)顯微鏡系統(tǒng)可以追蹤的速度。

　　改進更快的掃描雙光子顯微鏡

　　新型光學(xué)顯微鏡可將超快脈沖的紅外激光脈沖提供給樣品。光線與組織或熒光標簽相互作用，后者發(fā)出用于創(chuàng)建圖像的信號。之所以使用它，是因為它能夠生成高達1毫米深度的高分辨率3D圖像。因為弱光條件要求點檢測器需要逐點圖像采集和重建，所以光學(xué)顯微鏡的這種迭代方法限制了成像速度。

　　為了加快成像速度，研究人員開發(fā)了一種多焦點激光照明方法。該方法使用數(shù)字微鏡設(shè)備（DMD），這是一種低成本的掃描儀，通常在投影儀中使用。通過將多焦點掃描與壓縮感測相結(jié)合，研究人員能夠進一步提高成像速度。這種方法可以減少70％至90％的曝光量來重建樣本。

　　人工智能和深度學(xué)習(xí)改變了光學(xué)顯微鏡的游戲規(guī)則

　　更快的顯微鏡技術(shù)意味著可以在更短的時間內(nèi)捕獲更多的圖像。對大量圖像的分析成為瓶頸，但是人工智能（尤其是深度學(xué)習(xí)以超人的準確性處理大量圖像）可以加快分析速度。然后，先進的AI系統(tǒng)可以使用這些經(jīng)過處理的圖像來構(gòu)建高清晰度的合成圖像，而這只需要人類科學(xué)家花費一小部分時間。

　　盡管仍有改進的余地，但令人欣喜的是，在一個確定的時期內(nèi)，傳統(tǒng)的科學(xué)與人工智能和機器視覺等截然不同的學(xué)科融為一體，創(chuàng)造的不僅僅是其總和。