Sfruttare la potenza dell'intelligenza artificiale in microscopia

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Le applicazioni dell’intelligenza artificiale in microscopia stanno trasformando il modo in cui medici e ricercatori analizzano i campioni. L’intelligenza artificiale sta aiutando i professionisti della biologia a superare ostacoli comuni come lunghe analisi dei campioni, ritardi nella diagnosi, scarsa qualità delle immagini e altro ancora.

Le innovazioni emergenti basate sull’intelligenza artificiale potrebbero persino rendere la microscopia di prossima generazione più accessibile ai medici di tutto il mondo. Ecco come l'intelligenza artificiale sta trasformando e migliorando la microscopia e l'analisi dei campioni.

Microscopia in realtà aumentata

“E se i medici potessero osservare un campione al microscopio e visualizzare immediatamente i dati dell’analisi sul vetrino? Questo è l’obiettivo di una collaborazione all’avanguardia tra Google e gli Stati Uniti”.

Dipartimento della Difesa. Il progetto integra l’intelligenza artificiale con apprendimento profondo in un microscopio di nuova generazione per l’analisi dei campioni in tempo reale visualizzata in realtà aumentata.

Google ha progettato questa tecnologia per la diagnosi rapida del cancro. Il microscopio a realtà aumentata, o ARM, analizza i campioni di cellule in tempo reale direttamente al microscopio. Quindi, visualizza i risultati dell'analisi come sovrapposizione AR sulle immagini. Il medico o il ricercatore può visualizzare il campione e analizzare i dati senza trasferire le immagini a un computer o spedire il campione per l'analisi. Di conseguenza, possono ottenere una diagnosi in pochi minuti anziché in giorni.

Il progetto ARM è ancora nelle fasi iniziali dal suo lancio nel 2020. La tecnologia rimane troppo costosa per un’adozione diffusa. Tuttavia, il piano è che gli ARM diventino più accessibili in futuro. Oltre a diminuire di prezzo, questa tecnologia potrebbe anche essere adattata per analizzare diversi tipi di campioni o diagnosticare più condizioni.

Ciò che è particolarmente interessante di questa applicazione dell’intelligenza artificiale in microscopia sono i piani di Google per questa tecnologia. Al momento, i prototipi ARM sono dispositivi unici e specializzati. In futuro, Google mira a condensare questa tecnologia in un accessorio che qualsiasi medico o ricercatore potrebbe aggiungere al proprio microscopio ottico convenzionale. Con un solo accessorio, qualcuno potrebbe trasformarlo in uno strumento di microscopia AI di prossima generazione.

Microscopia computazionale basata sull'intelligenza artificiale

I microscopi sono dispositivi incredibili ma, come ogni tecnologia, hanno dei limiti. Potrebbe essere necessario che un medico utilizzi una combinazione per ottenere risultati completi. Ad esempio, un microscopio ottico standard potrebbe andare bene per l’ispezione visiva di base dei campioni, ma un ricercatore potrebbe aver bisogno di un microscopio a fluorescenza per raccogliere dati più dettagliati su diversi oggetti o molecole nel loro campione.

E se medici e ricercatori potessero fare tutto da un microscopio o fare di più con attrezzature a basso costo? Molti laboratori più piccoli e ricercatori universitari non possono permettersi di investire in microscopi costosi e specializzati. L’intelligenza artificiale può aiutarli ad espandere le proprie capacità in modo che possano raccogliere più dati da un singolo microscopio e fare meno affidamento su attrezzature costose.

"La microscopia computazionale utilizza l'intelligenza artificiale per migliorare la qualità dell'immagine senza modificare l'hardware di imaging."

I ricercatori possono aumentare la risoluzione, la profondità di campo, il contrasto e altro ancora esclusivamente tramite il software AI. Di conseguenza, possono acquisire immagini più precise e utili con hardware a basso costo.

A differenza di altre applicazioni emergenti dell’intelligenza artificiale in microscopia, l’imaging computazionale sta già diventando accessibile alle masse. È ampiamente presente negli smartphone consumer di oggi. Ad esempio, Apple utilizza software AI per migliorare e automatizzare la qualità e l’elaborazione delle immagini.

I ricercatori possono fare la stessa cosa con i microscopi. La microscopia computazionale potrebbe rendere l’imaging all’avanguardia e l’analisi dei campioni più accessibili a medici e ricercatori di tutto il mondo, in particolare a quelli che non dispongono dei fondi per attrezzature più avanzate.

Analisi dei campioni rapida e automatizzata

L'analisi dei campioni è una delle principali applicazioni dell'intelligenza artificiale in microscopia. L'analisi di queste immagini può essere complessa e richiedere molto tempo, rappresentando un grosso ostacolo per piccoli team o situazioni che richiedono risultati rapidi. Ad esempio, l’analisi di campioni per applicazioni mediche può prolungare significativamente il tempo necessario per ottenere la diagnosi di un paziente, ritardando l’inizio di un trattamento potenzialmente salvavita.

L’intelligenza artificiale può risolvere queste sfide. L’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico sono strumenti fantastici per analizzare i dati. È ripetitivo e si basa sull’identificazione di modelli e indicatori coerenti, il che lo rende perfetto per l’automazione.

“Medici e ricercatori possono utilizzare l’intelligenza artificiale per analizzare le immagini al microscopio in una frazione del tempo che richiederebbe l’analisi manuale e identificare più tendenze e approfondimenti lungo il percorso. "

Ad esempio, i medici utilizzano l’analisi dei dati dell’intelligenza artificiale per accelerare la scoperta della medicina e sviluppo. Possono fare in modo che l’intelligenza artificiale monitori autonomamente i cambiamenti in un campione nel tempo o utilizzi la visione artificiale per analizzare le immagini catturate al microscopio. L’intelligenza artificiale condensa compiti che normalmente prolungherebbero il processo di ricerca e sviluppo di settimane o mesi. Ciò consente ai ricercatori di sviluppare un farmaco molto più rapidamente e con meno risorse e meno membri del team.

L'intelligenza artificiale e il futuro della microscopia

L’intelligenza artificiale sta rivoluzionando il modo in cui ricercatori, scienziati e medici utilizzano i loro microscopi. Con l’aiuto dell’intelligenza artificiale, possono aumentare le capacità dei loro microscopi, analizzare rapidamente i campioni, diagnosticare i pazienti in pochi minuti e semplificare lo sviluppo dei farmaci.

Le applicazioni dell’intelligenza artificiale in microscopia potrebbero anche un giorno rendere l’analisi dei campioni all’avanguardia accessibile alle masse con strumenti high-tech a basso costo come gli accessori per microscopio AI. Questi progressi scientifici possono portare a un miglioramento della ricerca medica e dei risultati dell’assistenza sanitaria.