研究人員結(jié)合3D打印與機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)醫(yī)療傳感器

　　機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)是一個(gè)重要的和廣泛的計(jì)算領(lǐng)域，其中算法基于其處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測而沒有被明確地編程。因此，將機(jī)器學(xué)習(xí)與3D打印相結(jié)合的前景，正如UCLA的研究人員在一個(gè)新項(xiàng)目中可以看出的，這絕對是一個(gè)令人興奮的領(lǐng)域。使用具有可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)修改的傳感器的3D打印原型檢測器，研究人員已經(jīng)展示了一種新的、更有效的方式來檢測微小物品，例如癌癥生物標(biāo)志物、病毒和蛋白質(zhì)。這可以改善嚴(yán)重感染和疾病的治療和診斷方式。

　　等離子體感測已經(jīng)在醫(yī)學(xué)研究中使用多年，以便收集關(guān)于亞微觀級別的物質(zhì)組成的信息。該方法將光照射到金屬納米結(jié)構(gòu)上，放大局部電場?？梢詼y量該領(lǐng)域與研究者感興趣的特定分子之間的相互作用，并且這允許他們研究關(guān)于分子濃度和動(dòng)力學(xué)的有價(jià)值的事物。

　　然而，由于所涉及的儀器的成本和龐大性，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境外使用等離子體感測已經(jīng)受到限制。UCLA團(tuán)隊(duì)由加州納米系統(tǒng)研究所電氣工程和生物工程教授兼副主任Aydogan Ozcan領(lǐng)導(dǎo)，他們現(xiàn)在開發(fā)了一種移動(dòng)的、便宜的等離子體激元讀取器的原型，它比傳統(tǒng)的傳感器設(shè)計(jì)更精確。

　　據(jù)悉，該原型利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來確定在等離子體感測過程中應(yīng)當(dāng)使用什么類型的光源，因?yàn)樵摷夹g(shù)允許特定算法適應(yīng)于其呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，并且“訓(xùn)練”自身以做出決定。它在其他領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，其中一個(gè)更值得注意的是光學(xué)字符識(shí)別。Google的地圖軟件可以準(zhǔn)確地讀取房屋和街道上的數(shù)字和字母，但對于這個(gè)任務(wù)來說，預(yù)編程的算法將是不可行的。

　　在等離子體感應(yīng)原型的情況下，存在可以用于傳感器的成千上萬種不同類型的LED，因此機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)允許更有效和準(zhǔn)確地確定用于特定情況的四個(gè)最合適的LED。并且可以根據(jù)應(yīng)當(dāng)捕獲的生物目標(biāo)修改傳感器。

　　閱讀器包括這四個(gè)不同顏色的LED，一個(gè)相機(jī)和3D打印塑料外殼。為了使用該裝置，需要將樣品施加到傳感器，隨后將其裝配到放置在讀取器內(nèi)部的盒中以進(jìn)行自動(dòng)測量和分析。3D打印技術(shù)可以制造成本低廉的原型，但仍然耐用，并且可以適當(dāng)修改設(shè)計(jì)以適應(yīng)不同的情況。

　　Ozcan和他的團(tuán)隊(duì)希望他們的工作可以作為一個(gè)設(shè)計(jì)工具為其他研究人員和科學(xué)家在現(xiàn)場改進(jìn)自己的等離子體讀取器設(shè)備。他們報(bào)告說，這種不可缺少的醫(yī)療設(shè)備甚至可以被設(shè)計(jì)為智能手機(jī)附件。這將進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，以及利用云連接和電話的計(jì)算能力。

　　再次，我們可以看到3D打印的便利性，使得設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)解決方案便宜得多，而且效率更高，且更具適應(yīng)性。這種無限的適應(yīng)性是機(jī)器學(xué)習(xí)也分享的東西。我們希望在未來的項(xiàng)目中可以看到更多的跨學(xué)科組合的這些突破，特別是那些不僅是創(chuàng)新，而且有潛力挽救生命的項(xiàng)目。