研究人員結合3D打印與機器學(xué)習開(kāi)發(fā)醫療傳感器

　　機器學(xué)習技術(shù)是一個(gè)重要的和廣泛的計算領(lǐng)域，其中算法基于其處理的數據進(jìn)行預測而沒(méi)有被明確地編程。因此，將機器學(xué)習與3D打印相結合的前景，正如UCLA的研究人員在一個(gè)新項目中可以看出的，這絕對是一個(gè)令人興奮的領(lǐng)域。使用具有可以通過(guò)機器學(xué)習技術(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(lái)檢測微小物品，例如癌癥生物標志物、病毒和蛋白質(zhì)。這可以改善嚴重感染和疾病的治療和診斷方式。

　　等離子體感測已經(jīng)在醫學(xué)研究中使用多年，以便收集關(guān)于亞微觀(guān)級別的物質(zhì)組成的信息。該方法將光照射到金屬納米結構上，放大局部電場(chǎng)?？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)驗室環(huán)境外使用等離子體感測已經(jīng)受到限制。UCLA團隊由加州納米系統研究所電氣工程和生物工程教授兼副主任Aydogan Ozcan領(lǐng)導，他們現在開(kāi)發(fā)了一種移動(dòng)的、便宜的等離子體激元讀取器的原型，它比傳統的傳感器設計更精確。

　　據悉，該原型利用機器學(xué)習技術(shù)來(lái)確定在等離子體感測過(guò)程中應當使用什么類(lèi)型的光源，因為該技術(shù)允許特定算法適應于其呈現的數據，并且“訓練”自身以做出決定。它在其他領(lǐng)域有廣泛的應用，其中一個(gè)更值得注意的是光學(xué)字符識別。Google的地圖軟件可以準確地讀取房屋和街道上的數字和字母，但對于這個(gè)任務(wù)來(lái)說(shuō)，預編程的算法將是不可行的。

　　在等離子體感應原型的情況下，存在可以用于傳感器的成千上萬(wàn)種不同類(lèi)型的LED，因此機器學(xué)習技術(shù)允許更有效和準確地確定用于特定情況的四個(gè)最合適的LED。并且可以根據應當捕獲的生物目標修改傳感器。

　　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，并且可以適當修改設計以適應不同的情況。

　　Ozcan和他的團隊希望他們的工作可以作為一個(gè)設計工具為其他研究人員和科學(xué)家在現場(chǎng)改進(jìn)自己的等離子體讀取器設備。他們報告說(shuō)，這種不可缺少的醫療設備甚至可以被設計為智能手機附件。這將進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，以及利用云連接和電話(huà)的計算能力。

　　再次，我們可以看到3D打印的便利性，使得設計比傳統解決方案便宜得多，而且效率更高，且更具適應性。這種無(wú)限的適應性是機器學(xué)習也分享的東西。我們希望在未來(lái)的項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目。