
继此前研发出一美元折叠显微镜、二十美分纸质离心机和十元寄生虫检测贴片后,一直提倡“节俭科学”的印度裔生物物理学家Manu Prakash,再度出手,向人工智能领域发起挑战。他和他的团队最近推出了一款新型的扫描显微镜——Octopi,其分析速度比传统显微镜快了120倍。
在疟疾病例频发的乌干达,医护人员经常需要承担大量的疟疾检测工作。这项任务既耗时又费力,技术人员需要通过显微镜逐一识别含有疟原虫的细胞,并记录下寄生虫的数量。Manu Prakash注意到了这个问题,他意识到即使设备廉价,也需要足够快速以满足大规模检测的需求。
于是,Manu Prakash和他的同事Hongquan Li共同发明了Octopi显微镜。这款设备拥有一个人工智能识别系统,通过一张包含两万多张疟原虫图像的训练网络,可以自动扫描含有疟原虫的血液涂片。结合自动玻片扫描和图像处理技术,Octopi每分钟能筛查超过150万个感染红细胞,速度远超人工传统显微镜。其DIY成本在250美元到500美元之间,比许多扫描显微镜和基本自动玻片分析设备都要便宜。而且,它还具有出色的便携性,重量不到3公斤,充电方式还可以通过手机充电器。
与传统显微镜不同,Octopi没有目镜,它通过磁力将独立的照明、扫描和处理单元连接在一起。由于其可组装的特性,技术人员可以在低放大率和高放大率之间自由切换,既可以有效地在玻片上找到寄生虫,又可以更灵敏地在热点区域内进行计数。这一功能解决了现有疟原虫快速检测方法中无法计算寄生虫数量的难题,因为计算寄生虫数量对于判断感染程度和治疗选择至关重要。
Octopi还能在不同类型的成像模式之间切换,从基本成像(明场成像下的玻片)到更复杂的成像(荧光染色处理后的玻片)。对于疟疾来说,荧光成像尤为重要,因为疟原虫在荧光染色后颜色与周围血细胞差异微小,人类分辨有困难,但Octopi可以轻易识别。
Octopi项目在网上广受好评,相关论文已在预印本平台发布。Prakash正在将设备引入乌干达、秘鲁和印度进行临床试验。一位疟疾研究员评价道:“这项设备以可承受的成本使整个过程自动化。”Prakash发明Octopi的目的并不是取代技术人员,而是希望让他们的工作更加轻松。这款设备的可组装性使其能够很容易地通过重新配置来检测其他疾病。目前,Prakash的团队已经使用Octopi来研究引起肺结核和肺炎的细菌以及引发昏睡病和利什曼病的寄生虫。
为了让更多人学会组装Octopi,团队提供了免费的组装说明和代码,但前提是使用Octopi收集的所有数据必须公开以实现普及。Prakash强调:“如果你喜欢机器人和生物学并想解决这些问题,就将它们结合起来!自己动手做工具吧。”
