Новый алгоритм анализа изображений электронной микроскопии облегчит изучение наночастиц

11.01.2023




Российские химики совместно со специалистами по анализу данных предложили использовать программу на основе алгоритмов компьютерного зрения для более точного обнаружения металлических наночастиц. Новый алгоритм разработали специалисты молодежной лаборатории когнитивных технологий и симуляционных систем Тульского государственного университета (ТулГУ) вместе с коллегами из Института органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН, сообщили в понедельник в отделе популяризации науки и технологий Министерства науки и высшего образования России.

АЛГОРИТМ АНАЛИЗА-1-1.jpg (jpg, 400 Kб)

Современная сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) позволяет исследователям непосредственно наблюдать наноразмерные структуры и строение материалов. Одна из актуальных задач анализа СЭМ-изображений, полученных с электронного микроскопа, связана с определением количества, размеров и взаимного расположения металлических наночастиц, наносимых на поверхность углеродных катализаторов. Полученную в результате такого анализа информацию используют в исследованиях для определения значимых характеристик исследуемых материалов, в том числе для выявления на поверхности катализаторов скрытых дефектов, влияющих на их свойства, но не поддающихся обнаружению другими методами. Сейчас химики анализируют тысячи изображений одного образца материала, полученных с микроскопа, вручную. Технологии искусственного интеллекта помогают ускорить этот процесс и снизить вероятность погрешностей в анализе.

«Мы исследовали различные методы компьютерного зрения для обнаружения металлических наночастиц и разработали свой подход для решения задачи их автоматического обнаружения. Экспериментальное исследование показало, что предложенный метод позволяет получить наиболее высокое качество обнаружения наночастиц по сравнению с другими», – приводятся в сообщении слова ведущего научного сотрудника лаборатории ТулГУ Андрея Копылова.

Статистический анализ размеров наночастиц и их пространственного распределения позволил отличить два очень близких материала, приготовленных по одной и той же методике. Полученные результаты подтверждают способность быстрых алгоритмов компьютерного зрения обнаруживать очень малые изменения при проведении экспериментальных исследований в области изучения наночастиц и катализа.

Результаты работы ученых опубликованы в одном из ведущих научных журналов, входящих в первый квартиль (ранжирование журналов по уровню цитируемости научным сообществом: самый высокий – Q1).

Молодежная лаборатория когнитивных технологий и симуляционных систем ТулГУ была открыта в 2021 году в рамках деятельности научно-образовательного центра мирового уровня «ТулаТЕХ». НОЦ мирового уровня созданы и развиваются в рамках нацпроекта «Наука и университеты».


Источник: ТулГУ.

 

©РАН 2023