新型LED可讓手機上的攝像頭僅用硅芯片和軟件即可轉(zhuǎn)換為顯微鏡

新加坡—麻省理工學院研究與技術(shù)聯(lián)盟的科學家研究出了世界上最小的LED(發(fā)光二極管)。

據(jù)悉，這種新型LED可讓現(xiàn)有手機上的攝像頭僅通過修改硅芯片和軟件即可轉(zhuǎn)換為顯微鏡。這要得益于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的支持，該算法能夠重建全息顯微鏡觀察的物體，增強對細胞和細菌等微觀物體的檢查，而無須笨重的傳統(tǒng)顯微鏡或額外的光學器件。

同時，新型LED在室溫下表現(xiàn)出高空間強度(102±48毫瓦/平方厘米)，并且在所有已知的硅發(fā)射器中具有最小的發(fā)射面積(0.09±0.04平方微米)。研究人員隨后將這種LED集成到一個不需要透鏡或針孔的在線、厘米級全硅全息顯微鏡中。

科學家還構(gòu)建了一種新穎的、未經(jīng)訓練的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該架構(gòu)能使全息顯微鏡重建圖像并提高圖像質(zhì)量。

與需要訓練的傳統(tǒng)方法不同，新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通過在算法中嵌入物理模型來消除訓練的需要，允許研究人員在事先不了解光源光譜或光束輪廓的情況下使用新型光源。

據(jù)介紹，這種微型LED和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同組合，可以用于其他計算成像，例如用于活細胞跟蹤的緊湊型顯微鏡或活植物等生物組織的光譜成像。