光學(xué)顯微鏡已經(jīng)存在了數(shù)百年，但科學(xué)家仍在探索新方法，新技術(shù)和新技術(shù)來幫助他們觀察微觀世界。近期研究人員將一種稱為壓縮成像的計(jì)算成像方法與一種更快的掃描方法相結(jié)合。

　　該新方法用于在不到一秒的時(shí)間內(nèi)獲取花粉顆粒的雙光子顯微鏡圖像。如果使用傳統(tǒng)方法，則需要花費(fèi)五倍的時(shí)間。一些可能的應(yīng)用將是可視化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或同時(shí)監(jiān)視數(shù)百個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。神經(jīng)元在大約10毫秒內(nèi)傳送信號(hào)，遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)顯微鏡系統(tǒng)可以追蹤的速度。

　　改進(jìn)更快的掃描雙光子顯微鏡

　　新型光學(xué)顯微鏡可將超快脈沖的紅外激光脈沖提供給樣品。光線與組織或熒光標(biāo)簽相互作用，后者發(fā)出用于創(chuàng)建圖像的信號(hào)。之所以使用它，是因?yàn)樗軌蛏筛哌_(dá)1毫米深度的高分辨率3D圖像。因?yàn)槿豕鈼l件要求點(diǎn)檢測(cè)器需要逐點(diǎn)圖像采集和重建，所以光學(xué)顯微鏡的這種迭代方法限制了成像速度。

　　為了加快成像速度，研究人員開發(fā)了一種多焦點(diǎn)激光照明方法。該方法使用數(shù)字微鏡設(shè)備（DMD），這是一種低成本的掃描儀，通常在投影儀中使用。通過將多焦點(diǎn)掃描與壓縮感測(cè)相結(jié)合，研究人員能夠進(jìn)一步提高成像速度。這種方法可以減少70％至90％的曝光量來重建樣本。

　　人工智能和深度學(xué)習(xí)改變了光學(xué)顯微鏡的游戲規(guī)則

　　更快的顯微鏡技術(shù)意味著可以在更短的時(shí)間內(nèi)捕獲更多的圖像。對(duì)大量圖像的分析成為瓶頸，但是人工智能（尤其是深度學(xué)習(xí)以超人的準(zhǔn)確性處理大量圖像）可以加快分析速度。然后，先進(jìn)的AI系統(tǒng)可以使用這些經(jīng)過處理的圖像來構(gòu)建高清晰度的合成圖像，而這只需要人類科學(xué)家花費(fèi)一小部分時(shí)間。

　　盡管仍有改進(jìn)的余地，但令人欣喜的是，在一個(gè)確定的時(shí)期內(nèi)，傳統(tǒng)的科學(xué)與人工智能和機(jī)器視覺等截然不同的學(xué)科融為一體，創(chuàng)造的不僅僅是其總和。