L'IA accélère la recherche sur les nanoparticules
Un gain de temps considérable
Une équipe de chercheurs de l'université de Constance est parvenue à adapter un système d'intelligence artificielle pour l'assister de manière fiable dans la mesure des nanoparticules, ce qui accélère considérablement le processus de recherche.
L'intelligence artificielle segmente toutes les unités d'information d'une image microscopique. Elle identifie et mesure également automatiquement les nanoparticules en forme de chenille.
Universität Konstanz
Les chercheurs en nanoparticules consacrent la majeure partie de leur temps à une seule chose : compter et mesurer les nanoparticules. À chaque étape, ils doivent vérifier leurs résultats. Pour ce faire, ils analysent généralement des images microscopiques de centaines de nanoparticules serrées les unes contre les autres. Compter et mesurer les nanoparticules prend beaucoup de temps, mais ce travail est essentiel pour mener à bien les analyses statistiques nécessaires à la prochaine synthèse de nanoparticules optimisée.
Alexander Wittemann est professeur de chimie colloïdale à l'université de Constance. Avec son équipe, il répète ce processus tous les jours. "Lorsque je travaillais sur ma thèse de doctorat, nous utilisions une grande machine à compter les particules pour effectuer ces mesures. C'était comme une caisse enregistreuse et, à l'époque, j'étais très heureux de pouvoir mesurer trois cents nanoparticules par jour", se souvient M. Wittemann. Cependant, pour obtenir des statistiques fiables, il faut des milliers de mesures pour chaque échantillon. Aujourd'hui, l'utilisation accrue de la technologie informatique permet d'accélérer considérablement le processus. En même temps, les méthodes automatisées sont très sujettes aux erreurs, et de nombreuses mesures doivent encore être effectuées, ou au moins vérifiées, par les chercheurs eux-mêmes.
Un comptage correct, même avec des particules complexes
Pendant la pandémie de coronavirus, la chance a mis Wittemann en contact avec son doctorant Gabriel Monteiro, qui a non seulement des connaissances en programmation et en IA, mais aussi des relations avec des informaticiens. Wittemann et Monteiro ont développé un programme basé sur la technologie d'IA open source de Meta "Segment Anything Model". Ce programme permet de compter les nanoparticules d'une image microscopique à l'aide de l'IA et de mesurer automatiquement chacune d'entre elles.
Pour les particules clairement définissables, la "méthode des bassins versants" a très bien fonctionné jusqu'à présent. Cependant, notre nouvelle méthode peut également compter automatiquement les particules qui ont une forme d'haltère ou de chenille, c'est-à-dire des chaînes de deux ou trois sphères qui se chevauchent", explique M. Wittemann. "Cela permet un gain de temps considérable", ajoute-t-il. "Dans le temps qu'il faudrait normalement pour réaliser une synthèse de particules et effectuer les mesures correspondantes, qui prennent beaucoup de temps, nous pouvons maintenant nous concentrer sur la synthèse des particules et leur examen au microscope, tandis que le système d'intelligence artificielle se charge de la majeure partie du reste. Cette dernière étape est désormais possible en une fraction du temps qu'elle nécessitait auparavant. Cela signifie que nous pouvons réaliser huit à dix analyses de particules dans le temps qu'il nous fallait pour une seule".
En outre, les mesures de l'IA ne sont pas seulement plus efficaces, mais aussi plus fiables. La méthode d'IA reconnaît les fragments individuels avec plus de précision et les mesure plus précisément que les autres méthodes, même celles effectuées par des humains. Par conséquent, les expériences suivantes peuvent être adaptées et réalisées avec plus de précision, ce qui accélère le succès de la série de tests.
L'équipe de recherche a publié la nouvelle routine d'IA ainsi que les codes et données nécessaires de l'étude en libre accès sur Git-Hub et KonData pour que d'autres chercheurs puissent l'utiliser et en discuter.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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