Jurutera di Universiti Duke telah membangunkan mikroskop dipacu AI, ATOMIC, yang mampu menganalisis bahan autonomi. Inovasi ini menjanjikan untuk mempercepatkan penyelidikan dan meningkatkan ketepatan tanpa data latihan khusus.
Musim gugur ini, makmal kejuruteraan elektrik dan komputer Duke University, yang diketuai oleh Haozhe “Harry” Wang, memperkenalkan satu kejayaan dalam teknologi penyelidikan — mikroskop berkuasa AI. Dikenali sebagai ATOMIC, yang bermaksud Autonomous Technology for Optical Microscopy & Intelligent Characterization, platform ini bertujuan untuk meniru dan mempercepatkan tugasan analisis kompleks yang biasanya dilakukan oleh pelajar siswazah terlatih.
"Sistem yang kami bina bukan sahaja mengikut arahan, ia memahaminya," kata Wang, penolong profesor kejuruteraan elektrik dan komputer, dalam satu kenyataan berita. "ATOMIC boleh menilai sampel, membuat keputusan sendiri dan menghasilkan keputusan serta pakar manusia."
Diterbitkan dalam jurnal ACS Nano, perkembangan ini menandakan kemajuan yang ketara dalam penyelidikan autonomi. Menggunakan model asas AI seperti ChatGPT daripada OpenAI dan Meta's Segment Anything Model (SAM), ATOMIC mewakili sempadan baharu di mana AI bekerjasama dengan penyelidik manusia untuk mereka bentuk eksperimen, mengendalikan instrumen dan mentafsir data.
Pasukan Wang memberi tumpuan kepada bahan dua dimensi (2D) dengan aplikasi yang berpotensi dalam semikonduktor, penderia dan peranti kuantum termaju. Kekonduksian elektrik yang luar biasa dan fleksibiliti bahan ini meletakkannya sebagai calon yang menjanjikan untuk elektronik generasi seterusnya.
Walau bagaimanapun, kecacatan fabrikasi boleh menafikan faedah ini, menuntut analisis yang teliti untuk mengenal pasti dan membetulkan.
"Untuk mencirikan bahan-bahan ini, anda biasanya memerlukan seseorang yang memahami setiap nuansa imej mikroskop," tambah Wang. "Pelajar siswazah mengambil masa berbulan-bulan hingga bertahun-tahun untuk kelas dan pengalaman sains peringkat tinggi untuk sampai ke tahap itu."
Untuk menyelaraskan proses ini, pasukan menyambungkan mikroskop optik standard kepada ChatGPT untuk operasi asas seperti pergerakan sampel, pemfokusan imej dan pelarasan cahaya. Mereka kemudiannya menyepadukan SAM untuk membezakan kawasan dalam imej, seperti kawasan yang mempunyai kecacatan atau bahagian yang bersih.
Kerjasama antara model AI ini mencipta alat makmal yang berkuasa, mampu melakukan tindakan bebas dan membuat keputusan.
Walau bagaimanapun, menukar AI am kepada rakan kongsi saintifik khusus memerlukan penyesuaian yang besar. SAM, sebagai contoh, pada mulanya bergelut dengan lapisan bertindih - masalah yang tidak biasa dalam penyelidikan bahan. Pasukan ini mengatasinya dengan menambahkan algoritma pembetulan topologi untuk membezakan antara kawasan lapisan tunggal dan berbilang lapisan.
Sistem ini juga mengisih kawasan terpencil berdasarkan sifat optiknya, semuanya dikendalikan secara autonomi oleh ChatGPT. Prestasinya mengagumkan: ATOMIC mengenal pasti kawasan lapisan dan kecacatan minit dengan ketepatan sehingga 99.4%, walaupun dalam keadaan pengimejan yang tidak optimum seperti fokus yang lemah atau cahaya malap.
"Model itu boleh mengesan sempadan bijian pada skala yang tidak dapat dilihat dengan mudah oleh manusia," tambah pengarang pertama Jingyun "Jolene" Yang, seorang pelajar kedoktoran di makmal Wang. "Walau bagaimanapun, ia bukan sihir. Apabila kami mengezum masuk, ATOMIC boleh melihat pada tahap piksel demi piksel, menjadikannya alat yang hebat untuk makmal kami."
Keupayaan ini membolehkan pasukan menentukan kawasan bahan berkualiti tinggi untuk usaha penyelidikan lanjut, termasuk robotik lembut dan elektronik generasi akan datang. Kebolehsuaian sistem berpunca daripada penggunaan kecerdasan sedia ada daripada model asas, mengetepikan keperluan untuk data latihan khusus yang meluas yang biasanya diperlukan oleh pendekatan pembelajaran mendalam tradisional.
Dengan menyepadukan sistem AI termaju sedemikian, pasukan kejuruteraan Duke membayangkan masa depan di mana garis antara kepakaran manusia dan kecerdasan mesin menjadi kabur, dengan ketara mempercepatkan penemuan dan inovasi saintifik.
sumber: Sekolah Kejuruteraan Duke Pratt