近期，中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研究員李備團(tuán)隊與長光辰英工程化團(tuán)隊負(fù)責(zé)研制的中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）子課題——深海微生物原位分選儀，完成結(jié)題驗收工作。
深海蘊(yùn)含著豐富、鮮為人知的微生物及其他物質(zhì)資源，具有高壓、高鹽度、低溫等特點，被認(rèn)為是極端環(huán)境。研究在這種環(huán)境下生存的微生物可以幫助我們理解生命的極限。目前，90%的微生物因脫離原位環(huán)境等原因而不可培養(yǎng)。深海微生物研究面臨采集、培養(yǎng)、物種鑒定和數(shù)據(jù)分析等多重難題。
該團(tuán)隊基于拉曼、光鑷和微流控技術(shù)，研發(fā)出能夠原位、實時、快速檢測并分選深海微生物的儀器設(shè)備，突破了拉曼檢測技術(shù)和光鑷分選技術(shù)在1500米級深海的應(yīng)用，實現(xiàn)了對深海微生物的原位拉曼檢測與光鑷分選，填補(bǔ)了國內(nèi)外應(yīng)對深海極端環(huán)境原位檢測與分選深海微生物設(shè)備的空白。
該團(tuán)隊研制的深海微生物原位分選儀專用的干-濕艙組合艙體，解決了耐高壓藍(lán)寶石舷窗與分選儀光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)兼容性問題等較多深海環(huán)境下檢測設(shè)備面臨的工程問題。2024年6月，深海微生物原位分選儀搭載“探索二號”TS2-38-1航次，在我國南海某海域完成1500米級海試試驗。
在項目研制過程中，該團(tuán)隊攻克了多項適用于深海微生物原位識別、檢測、分選和分析的關(guān)鍵技術(shù)。一是模擬1500米海域水體，研制專用型多波段顯微物鏡，為深海微生物的高分辨率、寬視場成像奠定基礎(chǔ)。團(tuán)隊模擬我國南海1500米海域水體環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備舷窗形變數(shù)據(jù)，研制出專用型多波段顯微物鏡，突破了深海環(huán)境下長工作距離、高數(shù)值孔徑和寬波段的顯微成像技術(shù)。該物鏡的透過率達(dá)86%，工作距離達(dá)8mm，達(dá)到國際同類產(chǎn)品的最高水平，為深海微生物的高分辨率、寬視場成像奠定了基礎(chǔ)。二是借助深度學(xué)習(xí)算法，成功應(yīng)對深海數(shù)據(jù)稀缺和信噪比低的挑戰(zhàn)，為深海微生物原位檢測與分選提供了支持。團(tuán)隊結(jié)合深海微生物原位分選需求，引入深度學(xué)習(xí)中的漸進(jìn)式生成對抗網(wǎng)絡(luò)和殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，解決了深海極端環(huán)境下數(shù)據(jù)稀缺和信噪比低等問題，為深海微生物的原位檢測與分選提供了智能化支持。
該團(tuán)隊初步嘗試了對未知深海微生物的原位探測和分選，積累了深海微生物原位檢測設(shè)備開發(fā)的理論研究經(jīng)驗、工程開發(fā)經(jīng)驗和海試測試經(jīng)驗，為持續(xù)深耕深海微生物原位檢測和分選工作提供了理論支撐，并為深海微生物資源的開發(fā)和利用提供了技術(shù)支持。
深海微生物原位分選儀布放現(xiàn)場
深海微生物原位分選儀
深海微生物原位分選儀海試
多波段長工作距離專用物鏡
深度學(xué)習(xí)模型框架
本文鏈接：1500米級深海微生物原位分選儀成功研制http://www.sq15.cn/show-12-633-0.html
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