Создан новый алгоритм для обработки биологических изображений — Naked Science
5 минут
Сколтех

Создан новый алгоритм для обработки биологических изображений

4.3

Ученые представили новый способ обработки биологических изображений. Разработанный в Сколтехе алгоритм позволяет точно вычленять отдельные биологические объекты из сложных фотографий. Метод может найти применение в научных исследованиях и медицинской практике.

Низкотемпературная электронная микрофотография кластера E. coli (кишечная палочка). Увеличение в 10 тысяч раз / ©ru.wikipedia.org

Результаты исследования опубликованы в открытом доступе и будут представлены в виде устного доклада на престижной конференции по компьютерному зрению СVPR 2020. В биологии большое количество информации получают в виде изображений. Автоматический анализ биологических изображений – сложная задача.

Часто приходится ориентироваться во множестве слоев и разнообразных объектов одновременно, особенно если речь идет о данных микроскопии, где объекты накладываются друг на друга, а качество и четкость изображений могут быть очень низкими. Машинное обучение помогает обучить компьютер обрабатывать биологические изображения, чем значительно ускоряет анализ данных и добавляет точности и объективности.

В лаборатории компьютерного зрения Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами CDISE был предложен метод для вычленения биологических объектов (отдельных клеток, организмов, частей растений) из сложных изображений. Первым автором исследования выступил научный сотрудник Виктор Куликов, работавший под руководством профессора Сколтеха Виктора Лемпицкого.

Иллюстрации демонстрируют сравнение результатов, полученных учеными, и результатов, которые используются в качестве золотого стандарта / ©Пресс-служба Сколтеха

В основе нового метода лежит идея сведения сложной задачи разделения объектов к более простой задаче регрессии. Это достигается введением дополнительных «гармонических» сигналов во входные слои нейронной сети и автоматической подстройкой параметров этих сигналов под характерный размер и расположение разделяемых объектов.

Ученые использовали четыре разных типа изображений: фотографии растений, фотографии, содержащие большое количество червей С. Elegants, микроскопические снимки бактерий E. Coli и культуры раковых клеток HeLa. Алгоритм обучения нейронных сетей, состоящий из двух этапов, отлично справился с поставленной задачей.

После обучения под соответствующий тип изображений, нейронные сети успешнее, чем ранее представленные методы, выделяли листья растений, червей, раковые клетки и отдельные бактерии. Новый метод может найти применение в научных исследованиях и медицинской практике.

«Основным преимуществом нового метода является способность обучаться даже на маленьких выборках. Мы надеемся, что предложенный нами алгоритм найдет применение не только в биологических исследованиях, но и в других отраслях, в которых сложно получать большие выборки размеченных обучающих изображений», – рассказывает Виктор Лемпицкий. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Вчера, 17:46
18 минут
Александр Березин

SpaceX после затяжной серии аварий нормально посадила прототип Starship SN15. Огромная стальная ракета поднялась в воздух на десять километров, выполнила там сложные кульбиты, которые не могла сделать ни одна ракета ранее, а затем плавно опустилась вниз. Одни говорят, что это революция, другие — что «СССР так умел полвека назад». Кто прав и что будет дальше? Попробуем разобраться.

11 часов назад
4 минуты
Илья Ведмеденко

Американский малозаметный эсминец Zumwalt хотят оснастить новой гиперзвуковой системой вооружений в 2025 году. Россия к тому времени уже должна ввести в эксплуатацию ракету морского базирования «Циркон».

Вчера, 05:00
8 минут
ТГУ

Ученые Биологического института Томского государственного университета совместно с коллегами из СибГМУ исследуют зараженность животных и людей в Сибири описторхозом. Основная задача – выяснить, какие звенья играют главную роль в распространении заболевания, чтобы на основе этих данных разработать способы мониторинга и профилактики. Некоторые аспекты проблемы уже удалось понять.

1 мая
37 минут
Александр Березин

Бразильское агентство по наблюдению за здоровьем граждан (ANVISA) заявило, что нашло в вакцине «Спутник-V» некий живой вирус. Что оно имеет в виду и почему более авторитетные западные игроки не выявили подобных причин для беспокойства? Есть и другие поводы для обеспокоенных вопросов. Обе массовые западные аденовирусные вакцины от Covid-19 вызывают необычные тромбы, которые уже имели смертельные исходы. Правы ли те, кто ожидает таких же побочных эффектов от «Спутника», и почему их в этом случае еще ни разу не смогли найти?

2 мая
61 минута
Николай Цыгикало

Знаменитый ракетный комплекс «Искандер» стал одним из символов российской военной мощи. Он не покидает центра внимания экспертов и средств массовой информации, а его тактико-технические характеристики приводятся в каждом информационном ресурсе военной тематики. Но цифры цифрами, а что за ними? Посмотрим на работу «Искандера» с разных сторон, чтобы разобраться в принципах действия и логике конструктивных решений. Тогда глубина понимания позволит пройти дальше одних лишь цифр ТТХ, и при всей важности они окажутся не на первом месте. Наш материал — самый полный рассказ о работе «Искандера» в открытом доступе.

4 мая
4 минуты
Ольга Иванова

Ученые из Финляндии определили причины того, почему «собака бывает кусачей» по отношению к человеку и другим животным.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: