Các nhà khoa học tạo ra kính hiển vi robot có tốc độ siêu nhanh
Các nhà nghiên cứu trường đại học KH&CN quốc gia MISIS (NUST MISIS, Moscow, Nga) và Viện nghiên cứu vật lý hạt nhân quốc gia Ý (INFN, Naples, Italy) đã phát triển một công nghệ đơn giản và tiết kiệm cho phép họ tăng cường tốc độ của các kính hiển vi tự động (AM) từ 10 lên đến 100 lần. Tốc độ của các kính hiển vi gia tăng sẽ giúp các nhà khoa học triển khai nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực: y học, vật lý hạt nhân, vật lý thiên văn, vật lý neutrino, khảo cổ, địa chất, núi lửa...
Công trình về việc phát triển công nghệ này mang tên “A Novel Optical Scanning Technique with an Inclined Focusing Plane” được xuất bản trên Scientific Reports.
“Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi đã thử nghiệm công nghệ này để quét quang học tự động trên các loại vật mẫu dạng mỏng, đây là công nghệ để phát triển thế hệ mới của kính hiển vi tự động. Chúng tôi đã phân tích kết quả của thử nghiệm này và ước tính tốc độ quét có thể đạt được trong việc so sánh với các phương pháp truyền thống”, Andrey Alexandrov – một trong số các tác giả và là nhà nghiên cứu của NUST MISIS và INFN, cho biết.
Khoa học hiện đại đòi hỏi việc sử dụng các hệ quét tốc độ cao, có khả năng tiến hành những phân tích với độ chính xác cao trên nội cấu trúc của mẫu vật, đồng thời thu thập và phân tích một lượng rất lớn thông tin. Thế hệ tiếp theo của AM sẽ là đa hệ: các robot được trang bị bằng các thiết bị cơ học có độ chính xác cao, các quang tử chất lượng cao và các camera video tốc dộ cao. AM sẽ làm việc với tốc độ nhanh gấp hàng triệu lần so với kính hiển vi do con người vận hành và có thể làm việc suốt 24 giờ mỗi ngày mà không cần nghỉ ngơi.
Các loại AM hiện đại được sử dụng để quét quang học cho các máy dò nhũ tương. Các máy dò đa tông chứa hàng triệu tấm phim nhũ tương. Kể từ khi tốc độ của AM giới hạn khả năng ứng dụng của các máy dò, các nhà khoa học đã tìm nhiều cách để tăng tốc độ của các loại robot hiện tại cũng như tiến hành tạo mới những thế hệ robot có tốc độ xử lý nhanh hơn. Nhiều loại kính hiển vi robot rất cần thiết cho thí nghiệm tìm kiếm vật chất tối, vốn cần phân tích hàng tấn các hệ theo dõi nano nhũ tươg với độ chính xác cao chưa từng thấy trong thời gian ngắn nhất có thể.
“Công nghệ thị giác cho phép AM ghi nhận các vật thể trong thời gian thực và ra quyết định một cách độc lập với quá trình xử lý hình ảnh của chúng hoặc chuyển đến điểm khác. HIện nay, công nghệ tính toán song song CUDA và thẻ video GPU đang hữu dụng để xử lý một lượng lớn luồng hình ảnh (~2 GB/s từ mỗi camera video) và tăng tốc tính toán chuyên sâu. Chúng tôi cũng đã hoàn thiện công nghệ xoay mặt phẳng tiêu cự của các thấu kính”, Alexandrov cho biết thêm.
Theo các nhà khoa học, “hiệu quả và độ chính xác của cách tiếp cận này được so sánh với cách tiếp cận truyền thống trong khi tốc độ quét tỷ lệ thuận với số lượng các camera được lắp đặt. Nó cho thấy sự tiến triển trong công nghệ rất đáng kể”.
Bước tiếp theo, các nhà khoa học tập trung vào việc tạo ra và thử nghiệm một loại AM thế hệ mới hoạt động như một mẫu thử có áp dụng công nghệ xoay mặt phẳng tiêu cụ do họ hoàn thiện. Tốc độ gia tăng từ 10 đến 100 lần của các kính hiển vi có thể tăng số lượng dữ liệu được xử lý, giảm bớt thời gian phân tích mà không mất những chi phí lớn, đồng thời mở rộng các giới hạn ứng dụng của phương pháp dò với hệ theo dõi nhũ tương.
“Việc vận hành các thí nghiệm khoa học trong tương lai với nhiều máy dò sẽ được dùng để tìm kiếm các hạt vật chất tối, nghiên cứu vật lý neutrino, nghiên cứu phân đoạn ion để sử dụng cho liệu pháp điều trị ung thư hadron và góp phần bảo vệ các phi hành đoàn thực hiện những nhiệm vụ nghiên cứu thiên thể ngoài không gian khỏi ảnh hưởng của tia vũ trụ”, Alexandrov nói.
Anh Vũ dịch
Nguồn: https://phys.org/news/2019-04-scientists-super-fast-robot-microscope-dark.html
