Cesta k dosud ukrytým detailům. Vědci díky AI překonali limity optických přístrojů

I nejlepší mikroskopy a největší dalekohledy mají své limity. Pokud jsou dva zkoumané objekty příliš blízko sebe, jejich obraz splyne do jedné rozmazané skvrny. To komplikuje práci například astronomům při pozorování vzdálených hvězd nebo biologům při zkoumání struktur uvnitř buněk. S řešením na začátku týdne přišli olomoučtí vědci. Vytvořili nový model umělé inteligence (AI), který umožňuje vidět detaily, jež lidské oko v přístroji nedokáže zpozorovat.

Moderní věda má sice metody, které dokázaly toto omezení překonat. Modely, jež umožňovaly „vidět za hranici optických přístrojů,“ ale byly vždy naprogramovány na jeden konkrétní aparát.

Olomoučtí vědci z katedry optiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci (UP) zvolili jiný přístup.

Umělou inteligenci učili na počítačově vytvořených simulacích, které zahrnovaly širokou škálu různých optických podmínek. Díky tomu se model nenaučil pracovat pouze s jedním konkrétním přístrojem, ale lze jej použít na různých typech optických zařízení.

„Naším cílem bylo, aby se AI naučila nejen jeden konkrétní experiment, ale obecný způsob, jak z rozmazaného obrazu získat ostřejší informaci. Právě proto může stejný model pracovat s daty z velmi odlišných oblastí – od astronomie až po molekulární mikroskopii,“ vysvětlil Dominik Vašinka z katedry optiky přírodovědecké fakulty.

Srážka vesmírných rozměrů. Jak Webbův teleskop oslavil výročí

Nový model AI už má za sebou první test. Vědci jej použily na snímky oblasti galaxie Andromeda. Umělá inteligence dokázala rozlišit skupinu hvězd, které na původním snímku z dalekohledu splývaly v jediný objekt.

U reálných mikroskopických obrázků nevíme, kde přesně se molekuly nacházejí, a u astronomických dat je situace podobná. My jsme vytvořili mezistupeň mezi ideální simulací a reálnými vzorky,“ uvedl Filip Juráň z katedry optiky.

„Výzkumníci teď věří, že jejich model usnadní využívání superrozlišovacích metod v celé řadě vědeckých i technických oborů,“ uvedl mluvčí UP Egon Havrlant. Protože model není závislý na jednom konkrétním přístroji, mohl by prý v budoucnu najít uplatnění všude tam, kde je potřeba získat co nejvíce informací z optických obrazů.

Například v průzkumu dalekých galaxií, nebo ve zkoumání těch nejmenších buněk a prvoků.