A IA acelera a investigação com nanopartículas
Poupanças de tempo significativas
Uma equipa de investigação da Universidade de Konstanz conseguiu adaptar um sistema de IA de tal forma que este ajuda de forma fiável na medição de partículas na investigação à escala nanométrica, acelerando assim significativamente os processos de investigação.
A inteligência artificial segmenta todas as unidades de informação numa imagem microscópica. Também reconhece e mede automaticamente as nanopartículas em forma de lagarta.
Universität Konstanz
Quando os investigadores lidam com nanopartículas, passam grande parte do seu tempo de trabalho a fazer uma coisa em particular: Contar e medir. Têm de verificar os resultados em cada passo do seu trabalho. Isto é normalmente feito através da análise de imagens microscópicas, nas quais centenas de nanopartículas estão normalmente amontoadas. Contá-las e medi-las leva muito tempo, mas é essencial para chegar a resultados baseados em avaliações estatísticas e poder realizar a síntese de partículas seguinte, optimizada.
Alexander Wittemann é Professor de Química Coloidal na Universidade de Konstanz. Juntamente com a sua equipa, passa por este processo diariamente. "Quando eu próprio ainda era estudante de doutoramento, fazíamos estas medições com uma grande máquina de contagem de partículas. Uma espécie de caixa registadora. Se eu conseguisse medir trezentas nanopartículas por dia, era muito", diz. No entanto, para obter estatísticas fiáveis, são necessárias milhares de medições para cada amostra. Com o aumento da utilização de tecnologias informáticas, isto pode agora ser feito mais rapidamente. Mas os métodos automatizados são muito propensos a erros e muitas coisas ainda têm de ser medidas ou, pelo menos, verificadas pelos próprios investigadores.
Deteção limpa mesmo com partículas complicadas
Uma série de circunstâncias durante a pandemia do coronavírus juntou Wittemann ao seu aluno de doutoramento Gabriel Monteiro, que não só tem conhecimentos de programação e de IA, como também tem ligações a cientistas informáticos. Juntos, Wittemann e Monteiro desenvolveram um programa baseado na tecnologia de IA de fonte aberta "Segment Anything Model" desenvolvida pela Meta. Este programa permite a deteção de nanopartículas individuais numa imagem microscópica com o apoio da IA e a subsequente medição automática de cada partícula individual.
"Para partículas claramente definíveis, o método watershed tem funcionado bastante bem até agora. Agora, no entanto, também podemos captar automaticamente partículas em forma de haltere ou de lagarta, ou seja, constituídas por duas ou três esferas alinhadas umas ao lado das outras", explica Wittemann. "Isto poupa uma enorme quantidade de tempo", acrescenta. "No tempo que normalmente levaríamos para realizar apenas uma síntese de partículas e depois analisá-la num processo demorado, podemos agora concentrar-nos na síntese de partículas e nos exames microscópicos e deixar a IA fazer a maior parte do resto. Este último é agora possível numa fração do tempo original. Oito a dez análises de partículas são agora possíveis no mesmo período de tempo".
Além disso, as análises da IA não são apenas mais eficientes, mas também mais fiáveis. Em comparação com outros métodos, mesmo os realizados por humanos, o método de IA reconhece os fragmentos individuais com maior exatidão e mede-os com maior precisão. Com base nisto, as experiências subsequentes podem ser adaptadas e efectuadas com maior precisão, conduzindo a um sucesso mais rápido da série de testes.
A equipa de investigação está a disponibilizar a nova rotina de IA, todo o código necessário e os dados do estudo em acesso aberto através do Git Hub e do KonData, para permitir que outros investigadores trabalhem com ela e para promover o diálogo.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
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