Ricercatori dell'Università Nazionale della scienza e della tecnologia MISIS (NUST MISIS, Mosca, Russia) e l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN, Napoli, Italia) hanno sviluppato una tecnologia semplice ed economica che consente di aumentare la velocità dei microscopi automatizzati (AM) da 10 a 100 volte. L'aumento della velocità dei microscopi aiuterà gli scienziati in molti campi:medicina, fisica Nucleare, astrofisica, fisica dei neutrini, archeologia, geologia, vulcanologia, ecc. Il rapporto di sviluppo è stato pubblicato in Rapporti scientifici .

"Nel nostro studio, abbiamo testato la tecnologia di scansione ottica completamente automatizzata di campioni sottili, su cui si baserà la nuova generazione di microscopi automatizzati. Abbiamo analizzato le prestazioni e stimato la velocità di scansione ottenibile rispetto ai metodi tradizionali, " ha detto uno degli autori, un ricercatore del NUST MISIS e dell'INFN, Andrej Aleksandrov.

La scienza moderna richiede l'uso di sistemi di scansione ad alta velocità, in grado di condurre un'analisi ad alta precisione della struttura interna del campione, di ottenere e analizzare grandi quantità di informazioni. AM di nuova generazione sono tali sistemi:robot, dotato di meccanica di alta precisione, ottiche di alta qualità e videocamere ad alta velocità. AM funziona milioni di volte più velocemente di un operatore di microscopio umano e può lavorare 24 ore al giorno senza stancarsi.

I moderni AM sono utilizzati per la scansione ottica dei rilevatori di tracce di emulsione. I rilevatori multitono contengono milioni di pellicole di emulsione. Poiché la velocità di AM limita l'applicabilità dei rivelatori, gli scienziati stanno attivamente cercando modi per rendere più veloci i robot esistenti, oltre a creare nuovi, generazioni molto più veloci. Tali microscopi robotici saranno indispensabili in un esperimento di ricerca della materia oscura, dove sarà necessario analizzare decine di tonnellate di inseguitori di nanoemulsioni con una precisione senza precedenti nel più breve tempo possibile.

"La tecnologia di visione artificiale consente ad AM di riconoscere gli oggetti in tempo reale e decidere autonomamente se elaborare le loro immagini o spostarsi in un altro punto. Attualmente, la tecnologia di elaborazione parallela CUDA e le schede video GPU vengono utilizzate attivamente per elaborare un flusso di immagini di grandi dimensioni (~2 GB/s da ciascuna videocamera) e accelerare l'elaborazione intensiva. Abbiamo anche implementato la tecnologia di rotazione del piano focale dell'obiettivo, " ha aggiunto Aleksandrov.

Secondo lo scienziato, "l'efficienza e la precisione di questo approccio si sono rivelate paragonabili a quelle tradizionali, mentre la velocità di scansione è proporzionale al numero di telecamere installate, il che suggerisce progressi significativi".

Prossimo, gli scienziati intendono creare e testare un prototipo funzionante di nuova generazione utilizzando la tecnologia di rotazione del piano focale da loro implementata. La velocità da 10 a 100 volte maggiore di tali microscopi può aumentare significativamente il volume dei dati elaborati, ridurre il tempo della loro analisi senza grandi spese finanziarie, ed espandere i limiti di applicabilità del metodo del rivelatore di tracce di emulsione". Futuri esperimenti scientifici che operano con tali rivelatori cercheranno particelle di materia oscura, studiare la fisica dei neutrini, studiare la frammentazione ionica per le esigenze della terapia del cancro agli adroni e proteggere gli equipaggi delle missioni interplanetarie dai raggi cosmici, " disse Aleksandrov.