ИИ-микроскоп анализирует 2D-материалы с точностью эксперта-человека

Исследователи из Университета Дьюка представили автономную платформу ATOMIC, которая с помощью искусственного интеллекта анализирует двумерные материалы с точностью, сопоставимой с квалифицированным специалистом-человеком, но за доли времени.

Система, описанная в журнале ACS Nano 2 октября, объединяет коммерческий оптический микроскоп с моделями ИИ — ChatGPT от OpenAI и Segment Anything Model (SAM) от Meta. ATOMIC способен самостоятельно оценивать образцы, принимать решения и выдавать результаты.

«Система, которую мы создали, не просто следует инструкциям, она их понимает», — пояснил руководитель исследования Хаочжэ «Гарри» Ван.

ATOMIC специализируется на анализе двумерных материалов — кристаллов толщиной в несколько атомов, перспективных для создания полупроводников нового поколения и квантовых устройств. Традиционная характеристика таких материалов требует от исследователей многомесячного обучения и кропотливого труда.

Для автоматизации процесса команда доработала модель SAM, добавив алгоритм топологической коррекции для точного разделения перекрывающихся слоев материала. Затем ChatGPT автономно сортировал изолированные области по их оптическим характеристикам.

Результаты показали, что ИИ-микроскоп идентифицирует слои и микроскопические дефекты с точностью до 99,4%, превосходя человеческий анализ в некоторых аспектах. Система способна обнаруживать границы зерен на уровне пикселей, невидимые для человеческого глаза, и сохраняет точность даже при работе с неидеальными изображениями.

«Модель может обнаруживать границы зерен в масштабах, которые люди не могут легко увидеть», — отметила аспирант Цзинъюнь «Джолин» Ян, ведущий автор исследования.

Особенность подхода — использование «нулевого обучения» (zero-shot), когда система применяет предварительно обученные модели без специализированных данных. Это открывает возможности для применения технологии в химии, биологии и других областях, где оптический анализ замедляет прогресс.

Исследователи подчеркивают, что цель — не заменить экспертов, а усилить их возможности. ATOMIC выполняет недели анализа за секунды, но интерпретация результатов остается за человеком.

* Meta, Facebook и Instagram запрещены в России.