記者從中國科學(xué)院自動化研究所獲悉，該所多模態(tài)人工智能系統(tǒng)實驗室與生物物理研究所蛋白質(zhì)科學(xué)研究平臺生物成像中心合作，以人工智能技術(shù)賦能原位結(jié)構(gòu)生物學(xué)，提出了一種基于弱監(jiān)督深度學(xué)習(xí)的快速準(zhǔn)確顆粒挑選方法DeepETPicker，相關(guān)研究近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表。

　　據(jù)了解，DeepETPicker僅需要少量人工標(biāo)注顆粒進(jìn)行訓(xùn)練即可實現(xiàn)快速準(zhǔn)確三維顆粒自動挑選。為降低對人工標(biāo)注量的需求，該方法優(yōu)選簡化標(biāo)簽來替代真實標(biāo)簽，并采用了更高效的模型架構(gòu)、更豐富的數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)和重疊分區(qū)策略來提升小訓(xùn)練集時模型的性能;為提高顆粒定位的速度，采用GPU加速的平均池化-非極大值抑制后處理操作，與現(xiàn)有的聚類后處理方法相比提升挑選速度數(shù)十倍。此外，為方便用戶使用，項目團(tuán)隊推出了操作簡潔、界面友好的開源軟件以輔助用戶完成圖像預(yù)處理、顆粒標(biāo)注、模型訓(xùn)練與推理等操作。使用該方法從冷凍電子斷層掃描圖像中挑選顆粒的整體工作流程包括訓(xùn)練階段和推理階段。

　　研究團(tuán)隊將DeepETPicker與目前性能最優(yōu)的顆粒挑選方法在多種冷凍電子斷層掃描數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了性能評估對比，結(jié)果表明，該方法在仿真與真實數(shù)據(jù)集上均可實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的顆粒挑選，其綜合性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有的其他方法，生物大分子結(jié)構(gòu)重建達(dá)到的分辨率也達(dá)到采用專家人工挑選顆粒進(jìn)行結(jié)構(gòu)重建同樣的水平，這進(jìn)一步體現(xiàn)了該方法在原位高分辨率結(jié)構(gòu)解析中的實用價值，將為原位結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究提供有力支持。

　　(總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉)