एल्गोरिथ्म सूक्ष्मदर्शी को उनके पूर्ण क्षमता तक पहुंचने में मदद करता है

एल्गोरिथ्म सूक्ष्मदर्शी को उनके पूर्ण क्षमता तक पहुंचने में मदद करता है

Algorithm Helps Microscopes Reach Their Full Potential

EPFL वैज्ञानिकों ने एक एल्गोरिथ्म विकसित किया है जो यह निर्धारित कर सकता है कि क्या सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोप एकल छवि के आधार पर अधिकतम रिज़ॉल्यूशन पर काम कर रहा है। विधि सभी प्रकार के सूक्ष्मदर्शी के साथ संगत है और एक दिन स्वचालित मॉडल की एक मानक विशेषता हो सकती है।

लगभग 30 साल पहले सुपर-रिज़ॉल्यूशन सूक्ष्मदर्शी के आगमन के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिक अभूतपूर्व सटीकता के साथ उपकुलर संरचनाओं, प्रोटीन और जीवित ऊतक का निरीक्षण कर सकते हैं। ये सूक्ष्मदर्शी फ्लोरोसेंट रोशनी को मापने के द्वारा संचालित होते हैं जो कुछ यौगिकों को प्राकृतिक रूप से उत्सर्जित करते हैं या कृत्रिम फ्लोरोफोरे द्वारा उत्सर्जित प्रकाश, और फ्लोरोफोर के विभिन्न क्वांटम गुणों का दोहन करके, विवर्तन सीमा द्वारा लगाए गए एक से छोटे एक संकल्प को वितरित कर सकते हैं। एक समस्या यह है कि छवि गुणवत्ता विशेष रूप से उपयोग किए जा रहे उपकरण और इसकी सेटिंग्स के साथ काफी भिन्न होती है - जैसे कि लेजर कितना शक्तिशाली है और व्यक्तिगत घटकों को कैसे संरेखित किया जाता है - साथ ही नमूने के स्वामित्व के साथ अध्ययन किया जा रहा है।

स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में अलेक्जेंड्रा रादेनोविक की अध्यक्षता में ईपीएफएल की नैनोस्केल बायोलॉजी की प्रयोगशाला में वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक एल्गोरिथ्म विकसित किया है जो एक एकल छवि के आधार पर कुछ सेकंड में माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन का अनुमान लगा सकता है। एल्गोरिथ्म का परिणाम इंगित करता है कि माइक्रोस्कोप अपनी पूरी क्षमता से कितनी बारीकी से काम कर रहा है। यह विशेष रूप से स्वचालित माइक्रोस्कोप के लिए उपयोगी हो सकता है जो अनुसंधान प्रयोगशालाओं में दिखाई देने लगे हैं। टीम के निष्कर्ष सिर्फ नेचर मेथड्स में प्रकाशित हुए हैं।

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एक एकल प्रतिमा

वैज्ञानिकों ने फूरियर के परिवर्तन को उनके एल्गोरिथ्म के आधार के रूप में इस्तेमाल किया, लेकिन उन्होंने इसे संशोधित किया ताकि एक ही छवि से अधिक से अधिक जानकारी निकाली जा सके।

एल्गोरिथ्म कुछ ही सेकंड में गणना करता है और एक एकल संख्या उत्पन्न करता है। अध्ययन के प्रमुख लेखक एड्रियन डेसक्लॉक्स कहते हैं, "शोधकर्ता इस संख्या की तुलना माइक्रोस्कोप के अधिकतम संभावित रिज़ॉल्यूशन के साथ कर सकते हैं कि क्या उपकरण बेहतर तरीके से काम कर सकता है या प्रायोगिक स्थितियों को संशोधित कर सकता है और यह भी देख सकता है कि रिज़ॉल्यूशन कैसे विकसित होता है"।

एल्गोरिथ्म का उपयोग सुपर-रिज़ॉल्यूशन मॉडल सहित किसी भी प्रकार के इमेजिंग मोडेलिटी के साथ किया जा सकता है। "हमारी तकनीक विशेष रूप से स्वचालित माइक्रोस्कोप की उभरती पीढ़ी के लिए आशाजनक है, जहां एक कंप्यूटर अपनी सभी सेटिंग्स को समायोजित करता है," रेडेनोविक कहते हैं। उसकी लैब की एल्गोरिथ्म पहली बार शोधकर्ताओं ने एकल छवि से माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन का अनुमान लगाने की अनुमति दी है। पहले दो छवियों की आवश्यकता थी, और परिणाम उच्च अनिश्चितता के अधीन थे यदि चित्र सही ढंग से पूर्व-संसाधित नहीं थे।

ताकि उनकी खोज का उपयोग बड़े पैमाने पर किया जा सके, एल्गोरिथ्म एक खुला स्रोत छवि प्लगइन के रूप में उपलब्ध कराया गया है। शोधकर्ता उपकरण को डाउनलोड कर सकते हैं और सीधे एल्गोरिथ्म का अनुमान प्राप्त कर सकते हैं - यह दिखाते हुए कि उनका माइक्रोस्कोप इसके अधिकतम रिज़ॉल्यूशन पर कितनी बारीकी से काम कर रहा है। "हमारा एल्गोरिथ्म सार्वभौमिक है। और क्योंकि केवल एक छवि की आवश्यकता है, यह विशेष रूप से इमेजिंग स्थितियों के तेजी से अनुकूलन के लिए अनुकूल है, जो गतिशील प्रक्रियाओं का अवलोकन करते समय चुनौतीपूर्ण है। इसके अलावा, छवि प्रसंस्करण में विधि को लागू किया जा सकता है, अनुकूलन के लिए प्रतिक्रिया के रूप में। उन्नत छवि पुनर्निर्माण एल्गोरिदम, "Descloux का निष्कर्ष निकालता है।