211service.com
Å avsløre det usynlige
Med tillatelse fra forskerne
Små feil i et vinglass eller små skrukker i en kontaktlinse kan være vanskelig å finne ut, selv i godt lys. Men MIT-ingeniører har utviklet en maskinlæringsteknikk som kan avsløre disse usynlige funksjonene og objektene i mørket.
Nøkkelen var et nevralt nettverk, en type programvare som kan trenes til å assosiere visse innganger med spesifikke utganger - i dette tilfellet mørke, kornete bilder av gjennomsiktige objekter og selve objektene.
Teamet matet nettverket ekstremt kornete bilder av mer enn 10 000 gjennomsiktige etsningsmønstre fra integrerte kretser. Bildene ble tatt under svært lave lysforhold, med omtrent ett foton per piksel – langt mindre lys enn et kamera ville registrere i et mørkt, forseglet rom. Så viste de det nevrale nettverket et nytt kornete bilde, ikke inkludert i treningsdataene, og fant ut at det var i stand til å rekonstruere det gjennomsiktige objektet som mørket hadde tilslørt.
Forskerne satte kameraet sitt til å ta bilder litt ute av fokus, noe som gir bevis, i form av krusninger i det detekterte lyset, på at et gjennomsiktig objekt kan være tilstede.
Men defokusering skaper også uskarphet, noe som kan gjøre et nevralt nettverks beregninger. For å produsere et skarpere, mer nøyaktig bilde, innlemmet forskerne i det nevrale nettverket en lov i fysikk som beskriver hvordan lys skaper en uskarp effekt når et kamera er uskarpt.
Teamet gjentok sine eksperimenter med ytterligere 10 000 bilder av mer generelle og varierte objekter, inkludert mennesker, steder og dyr. Igjen var det nevrale nettverket med den innebygde fysikkalgoritmen i stand til å gjenskape et bilde av en gjennomsiktig etsning som var tatt i mørket.
Resultatene viser at nevrale nettverk kan brukes til å belyse gjennomsiktige funksjoner, som biologiske vev og celler, i bilder tatt med svært lite lys.
Hvis du sprenger biologiske celler med lys, brenner du dem, og det er ingenting igjen å avbilde, sier George Barbastathis, professor i maskinteknikk. Hvis du utsetter en pasient for røntgen, øker du faren for at de kan få kreft.
Det vi gjør her [betyr] at du kan få samme bildekvalitet, men med lavere eksponering for pasienten. Og i biologi kan du redusere skadene på biologiske prøver når du vil prøve dem.