深度學習可識別顯微照片中的細菌
科技日報北京10月19日電 (記者張夢然)美國華盛頓大學研究人員開發出一種深度學習軟件Omnipose,其能幫助解決在顯微鏡圖像中識別各種微小細菌的挑戰。研究結果發表在17日的《自然·方法學》雜誌上。
研究人員發現,在大型細菌圖像數據庫上訓練的Omnipose在zai表biao征zheng和he量liang化hua混hun合he微wei生sheng物wu培pei養yang物wu中zhong的de無wu數shu細xi菌jun方fang麵mian表biao現xian良liang好hao,並bing消xiao除chu了le其qi前qian身shen可ke能neng出chu現xian的de一yi些xie錯cuo誤wu。此ci外wai,由you於yu不bu同tong細xi菌jun的de光guang學xue特te性xing存cun在zai差cha異yi,Omnipose在克服識別問題方麵表現出色。
由you於yu抗kang生sheng素su治zhi療liao或huo細xi菌jun間jian侵qin襲xi過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de化hua學xue物wu質zhi的de拮jie抗kang作zuo用yong,該gai軟ruan件jian不bu會hui輕qing易yi被bei細xi胞bao形xing狀zhuang的de極ji端duan變bian化hua所suo欺qi騙pian。事shi實shi上shang,該gai程cheng序xu表biao明ming它ta甚shen至zhi可ke在zai大da腸chang杆gan菌jun試shi驗yan中zhong檢jian測ce細xi胞bao中zhong毒du。
大多數細菌是球形或棒狀,但有些具有其他基本形式,例如扭曲的螺旋形。Omnipose還可識別更精細的細菌,這些細菌具有細長的形狀,其物理特征會使深度學習工具難以判斷圖像中存在哪些細菌。
在分析來自雜草擬南芥根的細胞時,Omnipose在這個3D樣本中確實顯示出一些優勢。
為了探究它是否也可成為其他依賴顯微鏡的生物甚至非生命科學領域的多功能工具,研究人員在超小型蛔蟲——秀麗隱杆線蟲的顯微照片上試用了該程序,秀麗隱杆線蟲是遺傳、神經科學、發育和微生物行為研究中的重要生物。像一些細菌一樣,這種生物具有細長的形狀,它也可像許多其它蠕蟲一樣扭曲自己。
結果表明,無論它的各種伸展、收縮和其他運動如何,Omnipose都可挑選出秀麗隱杆線蟲。這種能力在延時跟蹤秀麗隱杆線蟲運動期間的神經研究中可能是有用的。
在設計像Omniposezheyangdegongjushi,yanjiurenyuanzhengzaiyanjiudanxiangsujingdudechidulaidingyixibaodebianjie。zheshiyinweidaduoshuxijunxibaotituxiangjinyoushaoliangxiangsuzucheng。yanjiurenyuanjieshishuo,zaituxiangzhongdingyibianjiechengweifenge。tamentongguoshendushenjingwangluo、高精度分割算法開發了Ominpose。實驗表明Omnipose具有前所未有的分割精度。
研究人員稱,Omnipose在各種細胞形態和模式上的高性能,可能會從以前無法訪問的顯微鏡圖像中解開信息,這或將改變生物圖像分析的遊戲規則。
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