智能AI系统助力光镊自动化，科研效率显著提高

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在人工智能领域，瑞典哥德堡大学与查尔姆斯理工大学的科研团队取得了突出进展，他们如愿训练了一个名为SmartTrap的AI系统，使其能够操控光学镊子，完成光镊的自动化运行。这一创新工艺有望极大地提高微观粒子分析的效率，并使科研人员从繁琐的手动操作中解放出来，相关成果已发表在《自然·方法》杂志上。光镊工艺，一种利用高精度激光束操控微小物体的工艺，可以用于操作单个DNA分子、活细胞以及其他微米级粒子。

这项工艺曾帮助科学家亚瑟·阿什金在2018年取得诺贝尔物理学奖。它对于研究分子马达、DNA复制与修复，以及疾病如何作用红细胞功能等层面具有要紧意义。然而，传统的光镊操作需要高度专业化的训练，且操作繁杂，导致实验通量低、耗时长，且不同研究者之间操作差异较大。SmartTrap系统的出现彻底改变了这一状况。该系统结合了图像分析、实时深度学习、定制电子硬件、精密流体控制以及封闭环境内的反馈机制，完成了完全自主的运行流程。

它能够自动捕获颗粒，以纳米级精度在三维空间中定位，完成测量，并在实验结束后自动装载新的样本，为下一轮实验做好准备。研究团队对SmartTrap系统进行了严格的测试，成效显示，该系统能够每小时对数百个粒子进行分类和特性描述。在生物物理学领域极具挑战性的单分子DNA拉伸实验中，该系统每小时能完成10-15次实验。此外，它还如愿测量了红细胞的机械刚度，并绘制了不同盐浓度下粒子间的纳米级静电力图谱。

与人类操作员相比，SmartTrap系统在完成同样任务时所需时间仅为后者的十分之一甚至更少，且不会受到疲劳和注意力下降的作用。研究负责人乔瓦尼·沃尔佩表示，AI在各项任务中的表现不仅与经验丰富的操作员相当，甚至在某些环节更为出色。SmartTrap系统基于开源软件开发，研究团队期盼它能成为业界内共享的平台。随着智能化显微镜工艺的不断发展，类似SmartTrap这样的AI平台有望像自动化工艺改变制造业一样，彻底革新今后的实验室工作模式。

这无疑是一次科研生产力的革命。光镊工艺能够精确操控单个微粒进行各种实验，但其操作门槛高，每次实验都需要有经过专业训练的科研人员在场调控。而SmartTrap系统的出现，使得光镊操作变得像体量化数据采集一样高效，实验室的工作模式甚至可以像工厂流水线一样持续运转。这项新工艺将科研人员从繁琐的操作中解放出来，让他们能够将更多的时间和精力投入到更有价值的研究中。

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