超薄光纤能承载1万多倍的数据,可以实时观察脑细胞

超薄光纤能承载1万多倍的数据,可以实时观察脑细胞

这项新技术提供了更高的图像分辨率,有助于更准确地检测小肿瘤。

中国科学家声称已经开发出一种新型超薄光纤,可以改善大脑成像并促进高速通信。

这种光纤运行于光神经网络上,可以携带比普通单模光纤多数万倍的数据。

这项技术可以使脑神经细胞的实时成像成为可能,帮助医生更有效地诊断疾病。它还可以用于更快的互联网连接、量子计算和微光子设备。

这项研究是由上海理工大学、南京东南大学和悉尼科技大学的团队进行的。

光纤的工作原理

光纤由细塑料或玻璃制成,以光脉冲的形式高速传输数据。有两种主要类型:单模和多模光纤。

单模光纤,用于远距离通信,一次只发送一个光信号,通常来自激光。多模光纤具有更宽的芯,允许来自LED的多个光信号通过它们。然而,这些信号从光纤的边缘反弹,这可能会扰乱数据。

jrhz.info

科学家们有办法解决这个问题,比如使用人工神经网络或空间光调制器,但这些方法需要时间和大量的能量。它们还需要在处理光信号之前将其转换为电信号,这会减慢速度。

为了解决这个问题,研究人员在超薄多模光纤的末端添加了微小的衍射神经网络,大约一粒盐的大小。这些网络可以实时读取和处理光信号,而不需要复杂的计算能力。

医疗应用和未来测试

科学家们已经在研究这项技术的医疗用途。上海科技大学人工智能科学与技术学院副教授于浩毅表示,他们正在与海南岛的一家医院合作测试这种纤维。

他说:“我们已经开始使用光纤集成的衍射神经网络,来检测显微镜下从医院获得的样本中显示病变的光信号。”

他解释说,这是在动物身上测试这种纤维的第一步,最终将在人类身上测试。

于教授说:“与医生的讨论为我们的研究方向提供了指引。”“患者可以摄入无害的发光材料,使目标器官发光,让我们的光纤设备检测到任何异常情况。”

于教授解释说,这种新纤维提供的图像比目前的内窥镜设备清晰得多,这可以帮助医生发现可能被遗漏的小肿瘤。

他表示:“我们还可以将该设备与经过训练的深度学习算法相结合,以识别病理变化,提高筛查准确性,促进早期发现、诊断和治疗。”

研究结果发表在《自然光子学》杂志上。

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