澳大利亞國(guó)立大學(xué)(ANU)的研究人員開發(fā)了一種新方法，可以在近乎黑暗的環(huán)境下創(chuàng)建幾乎完美的全息圖。

光學(xué)全息圖是產(chǎn)生物體的3D圖像的聰明方法。它們有許多用途-從保護(hù)我們的身份證免遭偽造，到活細(xì)胞的實(shí)時(shí)成像。

新的突破將使全息圖能夠以更少的光線執(zhí)行更多的重要功能。

據(jù)史蒂夫·李博士說，光學(xué)全息圖的質(zhì)量通常與激光的亮度有關(guān)。

“所以我們問自己，我們?nèi)绾尾拍茉趲缀跬耆诎档沫h(huán)境中制作光學(xué)全息圖?” 李醫(yī)生說。

李博士說：“通常，如果使用極低的光線形成光學(xué)全息圖，全息圖看起來會(huì)很粗糙。”

“我們稱這種顆粒度為'散粒噪聲限制'，當(dāng)您在晚上閉上眼睛時(shí)也會(huì)發(fā)生這種情況。您看到的光斑實(shí)際上是散粒噪聲限制您的眼睛的地方。”

研究團(tuán)隊(duì)使用機(jī)器學(xué)習(xí)找到了解決此問題的方法。

“我們已經(jīng)證明，使用極少的光(在亞毫秒級(jí)的成像速度下幾乎變成黑色)，我們?nèi)匀豢梢詫⑷D恢復(fù)到接近理想狀態(tài)。”

該研究的主要作者張志鐸先生將其描述為還原一張顆粒狀的舊照片。

張先生說：“照片中的細(xì)節(jié)很像一件歷史藝術(shù)品，可以由專家來修復(fù)。”

“在這里，我們的專家是一臺(tái)名為Holo-UNet的機(jī)器。該機(jī)器通過數(shù)千個(gè)學(xué)習(xí)周期來掌握理想全息圖的外觀。經(jīng)過培訓(xùn)后，我們向該機(jī)器展示了一個(gè)全息圖，該全息圖缺少很多光學(xué)信息。就像大師畫家，機(jī)器記住了如何以數(shù)字方式填充那些缺失的光子，從而將全息圖恢復(fù)到接近理想的狀態(tài)。”

研究結(jié)果可能對(duì)生物學(xué)成像有重要意義。

李博士說：“生物細(xì)胞對(duì)光非常敏感，很容易被破壞。”

“現(xiàn)有的光學(xué)顯微鏡使用集中光對(duì)細(xì)胞進(jìn)行3D成像，這是不理想的。我們的方法可用于在幾乎完全黑暗的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間跟蹤細(xì)胞，而不必?fù)?dān)心光損傷細(xì)胞。我們現(xiàn)在也可以在極少的光線下，可以在不到百分之一秒的時(shí)間內(nèi)記錄活細(xì)胞的全息圖，并且可以更清晰地看到類似細(xì)胞分裂的事件。”

該研究已發(fā)表在《生物醫(yī)學(xué)光學(xué)快報(bào)》上。