Компьютерное зрение поможет ученым точнее и быстрее исследовать металлические наночастицы

11.01.2023




 (jpg, 386 Kб)

Российские химики совместно со специалистами по анализу данных предложили использовать программу на основе алгоритмов компьютерного зрения для более точного обнаружения металлических наночастиц. Новый алгоритм превосходит по качеству и скорости исследования другие методы. Работу провели специалисты молодежной лаборатории когнитивных технологий и симуляционных систем подведомственного Минобрнауки России Тульского государственного университета (ТулГУ) вместе с коллегами из Института органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН.

Современная сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) — важнейший инструмент для исследователей, поскольку позволяет 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. Полученная в результате такого анализа информация используется в научных исследованиях для определения значимых характеристик 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. Внимательная проверка большого количества изображений — утомительная и трудоемкая работа, поэтому специалистам не всегда удается переработать необходимое количество образцов в намеченный срок. Технологии искусственного интеллекта помогают ускорить этот процесс и снизить вероятность погрешностей в анализе.

Так, ученые ТулГУ вместе с коллегами из Института органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН разработали новый метод обнаружения металлических наночастиц с помощью компьютерного зрения и на его основе создали программу. Работа велась на базе молодежной лаборатории когнитивных технологий и симуляционных систем ТулГУ, которая была открыта в 2021 году в рамках деятельности научно-образовательного центра мирового уровня «ТулаТЕХ».

«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», — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории ТулГУ Андрей Копылов.

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.

Исследование проведено при поддержке Минобрнауки России. Его результаты опубликованы в одном из ведущих научных журналов. Напомним, что научно-образовательные центры мирового уровня созданы и развиваются в рамках нацпроекта «Наука и университеты».

 

Источник: Минобрнауки России

©РАН 2023