Шведская система SmartTrap обеспечивает полностью автоматическую работу оптического пинцета

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа из Гётеборгского университета и Технологического университета Чалмерса (Швеция) опубликовала результаты в журнале Nature Methods, успешно обучив систему искусственного интеллекта под названием SmartTrap использованию оптического пинцета, что позволило полностью автоматизировать его работу. Система способна самостоятельно выполнять весь процесс захвата частиц, их позиционирования, измерения и замены образцов, непрерывно проводя эксперименты, подобно конвейеру, что значительно повышает эффективность анализа микрочастиц. Исследования показывают, что SmartTrap может классифицировать и характеризовать сотни частиц в час, а в экспериментах по растяжению одноцепочечной ДНК выполнять от 10 до 15 тестов в час, достигая или даже превосходя по производительности опытных операторов-людей. Ожидается, что эта разработка освободит учёных от утомительных и повторяющихся операций, способствуя развитию интеллектуальных экспериментов в области наук о жизни, биофизики и исследований заболеваний.

Традиционное управление оптическим пинцетом предъявляет чрезвычайно высокие требования: оно требует постоянного контроля и принятия решений специально обученными исследователями, что приводит к низкой пропускной способности экспериментов, большим временным затратам и различиям в работе между разными исследователями. SmartTrap, объединяя анализ изображений, алгоритмы глубокого обучения в реальном времени, специализированное электронное оборудование, точное управление жидкостью и механизм замкнутой обратной связи, обеспечивает трёхмерное позиционирование на нанометровом уровне и автономный экспериментальный процесс, позволяя автоматически загружать новый образец после завершения одного измерения и непрерывно проводить эксперименты.

Тесты показывают, что выполнение тех же задач вручную обычно требует в 10–100 раз больше времени, чем с помощью системы ИИ, и при этом подвержено влиянию усталости и снижения внимания. Исследовательская группа также использовала эту систему для измерения механической жёсткости эритроцитов и построения карты нанометровых электростатических сил между частицами в условиях различной концентрации соли. SmartTrap построена на основе программного обеспечения с открытым исходным кодом и в будущем может стать общей платформой, способствуя созданию интеллектуальных микроскопов и автоматизированных лабораторий, что окажет глубокое влияние на биомедицину, разработку лекарств и фундаментальные научные исследования.