河北
靠人工智能，加州大学圣地亚哥分校的工程师们开发了一种新方法，能够实时观察活细胞的内部运作。这个技术不仅拍出的图像比普通显微镜清晰两倍，而且速度快到直接能当流畅的视频看。
这项发表在《自然通讯》上的进展依赖于一种算法，这种算法把以前又慢又耗计算的过程，变成了能立刻生成可靠高清图像、还不会添假细节的方法。这样就能让尖端显微镜技术更方便用于平时研究。
该技术基于一种广泛使用的成像方法，称为结构光照明显微镜（SIM），它通过将有图案的光线照射到样本上并结合少量图像来增强图像细节。SIM特别适用于研究活细胞，因为它工作速度快，并能最大限度地减少可能伤到细胞的光照。然而，一些SIM系统难以使用，因为它们需要对光图案进行精确校准。即使这些光图案中出现微小误差，也会降低图像质量。与此同时，使用随机光图案的较简单SIM系统通常存在图像处理速度慢的问题，每帧可能需要数秒或数分钟。
为了克服这些挑战，由加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院电气与计算机工程系教授刘兆伟领导的团队开发了该技术的升级版本，称为展开式盲结构光照明显微镜（UBSIM）。通过将人工智能集成到图像重建过程中，UBSIM硬件更简单，将高质量图像的生成速度提高了数百到数千倍。这意味着科学家可以在捕获图像的同时查看详细图像，而无需等待处理完成。
而且，因为这个方法是根据图像形成的物理原理来做的，所以它不像传统AI方法那样，有时候会搞出一些误导人的细节。
该研究的第一作者扎卡里·伯恩斯（Zachary Burns）是刘教授实验室的博士生，主修电子与计算机工程。他说："这个算法最让人兴奋的一个改进就是，它能消除所谓的伪影（artifacts）和幻觉（也就是AI自己瞎编出来的东西）。现在很多基于神经网络的模型，一碰到新数据，就会自己凭空编造出一些假的结构。这对用这些AI模型的科学家来说是个大问题——他们得确定自己在细胞里看到的结构是真的。通过结合光学物理原理，我们的模型解决了这些问题，让大家相信用它得到的结果是准确的。"
在活细胞测试中，UBSIM每秒最高50帧拍出高清视频。视频实时展示了内质网等结构的快速变化。
"借助UBSIM，超分辨率图像可以在无需人工干预的情况下实时重建和显示，让超分辨率显微镜用起来跟传统光学显微镜一样方便，"刘说。"这能大大提升使用体验，也让超分辨率显微镜在科学发现上更管用。"
更多详情：Zachary Burns 等，《基于无监督算法展开的高速盲结构光照显微术》，《自然通讯》（2026年）。DOI: 10.1038/s41467-026-68693-w。www.nature.com/articles/s41467-026-68693-w
由加州大学圣迭戈分校提供
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