Ученые из Университета Дьюка (Северная Каролина, США) разработали невероятно мощную новую камеру, которая объединяет десятки объективов для съемки изображений и видео с разрешением в тысячи мегапикселей, в трех измерениях.
Как это работает?
Прибор называется Multi Camera Array Microscope (MCAM, Многокамерный матричный микроскоп). Он состоит из 54 различных объективов, которые захватывают объект с несколько разных углов. Полученные изображения затем сшиваются друг с другом для создания одного гигантского изображения с разрешением в гигапиксельном масштабе. Это примерно в 50-100 раз больше, чем выдает среднестатистическая камера смартфона, или в 10 раз больше, чем у лучших современных микроскопов.
И из-за множества различных перекрывающихся перспектив, прибор также предоставляет трехмерный вид предметов, что позволяет раскрыть новую информацию, ранее невидимую.
MCAM может снимать не только неподвижные изображения. Устройство смогло записать 3D-видео на площади 135 квадратных сантиметров со скоростью 230 кадров в секунду. Конечно, с учетом колоссального разрешения, камера генерирует более 5 гигапикселей информации в секунду. Все это занимает терабайты памяти. Чтобы решить эту проблему, команда разработала алгоритмы машинного обучения, позволяющие эффективно снизить занимаемый объем.
Зачем это нужно?
В ходе тестов ученые смогли с помощью микроскопа наблюдать за группами различных организмов, - муравьев, плодовых мушек, рыбок данио. При этом микроскоп позволял изучать животных практически на клеточном уровне, отслеживать их взросление от состояния личинок до взрослых особей, наблюдать за их детальной реакцией на нейроактивные препараты.
«Когда наши коллеги, изучающие рыбок данио, впервые использовали наш микроскоп, они были поражены. Прибор сразу же позволил выявить новое поведение, какого они никогда раньше не видели», - говорит Рурк Хорстмейер, ведущий автор исследования.
Таким образом, микроскоп открывает для ученых совершенно новые возможности для наблюдения за микромиром. В частности, он может быть использован для наблюдения за клеточными культурами. В этом случае любые изменения будут выявлены задолго до того, как их почувствуют другие инструменты. Также прибор поможет лучше распознавать поддельные предметы изобразительного искусства и эффективнее мониторить подделки.
Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics.
