Desde que entraron en uso en 1938, Los microscopios electrónicos han desempeñado un papel fundamental en una serie de avances científicos, incluyendo el descubrimiento de nuevas proteínas y terapias y contribuciones hechas a la revolución electrónica. Pero el campo de la microscopía electrónica debe incorporar los últimos avances en ciencia de datos e inteligencia artificial para desarrollar todo su potencial en los años venideros. según un equipo de investigación global codirigido por Mitra Taheri, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería Whiting de la Universidad Johns Hopkins.

En un comentario en Materiales de la naturaleza , Taheri y el equipo discuten un modelo para un Arquitectura de microscopía altamente integrada y basada en datos necesaria para abordar los desafíos futuros en el campo, como el almacenamiento de energía, ciencia de la información cuántica, y diseño de materiales. Recomiendan un enfoque que integre la inteligencia artificial y el aprendizaje automático en cada paso del flujo de trabajo de microscopía. permitiendo experimentos y descubrimientos que no son posibles solo con la tecnología de microscopía actual.

"Para aprovechar al máximo los volúmenes de datos sin precedentes disponibles en la actualidad, necesitamos repensar completamente cómo se lleva a cabo la experimentación en microscopía, "dijo Taheri, quien dirige el Centro de Procesamiento y Caracterización de Materiales de Johns Hopkins. "Nos estamos acercando rápidamente al punto de saturación de datos. No solo la inteligencia artificial y las herramientas de aprendizaje automático nos permiten administrar el flujo de datos, pero también permiten soluciones de microscopía más innovadoras en el futuro ".

En la pieza los autores discuten cómo los microscopios actuales nos permiten echar un vistazo al mundo a nivel atómico utilizando haces de electrones y revelando cómo la locomoción y las malformaciones de las partículas atómicas pueden impactar los materiales y los procesos químicos. La microscopía electrónica y las mejoras en los componentes de los instrumentos, como las lentes electromagnéticas, han llevado el campo a un largo camino, y están permitiendo la extracción de profundidad, información verdaderamente estadística sobre procesos muy complejos por primera vez. Si bien esta es una gran noticia, los investigadores dicen que pone de relieve las limitaciones de la microscopía en su estado actual. En términos de analizar múltiples muestras representativas e integrar grandes volúmenes de datos multidimensionales de detectores de alta velocidad, la microscopía tradicional es algo limitada, ellos sostienen.

"El campo en su conjunto aún no ha adoptado métodos de ciencia de datos que hayan revolucionado otros dominios, como el crioanálisis de una sola partícula y la cristalografía de rayos X, "explica Steven Spurgeon, científico de materiales del Pacific Northwest National Laboratory y coautor del comentario. "Estás bebiendo de una manguera contra incendios cuando el instrumento toma 1, 000 imágenes por segundo ".

Taheri dice que repensar cómo se lleva a cabo la experimentación con microscopía e incorporar estos métodos revolucionarios de ciencia de datos es la clave para desbloquear todo el poder de la microscopía electrónica y desempeñará un papel fundamental en la realización de los objetivos de la Iniciativa del genoma de materiales .