中國科學(xué)家表示，他們已經(jīng)開發(fā)出一種光纖技術(shù)，可以為大腦神經(jīng)細(xì)胞的“實時內(nèi)窺鏡檢查”和更快的下一代電信鋪平道路。

研究人員表示，這種超薄光纖是在光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上運行的，可攜帶的光學(xué)信息量是傳統(tǒng)單模光纖的數(shù)萬倍，這意味著它可以用于高速光通信、量子信息處理和微光子器件。

上周五，來自上海理工大學(xué)、南京東南大學(xué)和悉尼科技大學(xué)的研究人員在《自然光子學(xué)》雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

光纖或光纖電纜是由塑料或玻璃制成的線束或纖維介質(zhì)，它們以光脈沖的形式高速傳輸數(shù)據(jù)。

單模光纖和多模光纖是兩種主要類型的光纖，前者主要用于遠(yuǎn)距離通信和高速數(shù)據(jù)傳輸，后者主要主要用于建筑物內(nèi)等局部區(qū)域。

單模光纖一次只允許一種模式的光通過，通常使用激光作為光源;而多模光纖的芯較寬，允許來自廉價led多種模式的光通過邊緣反射通過。但是這也意味著多模光纖是一種高度散射的介質(zhì)，可能會降低通過其傳輸?shù)娜魏涡畔⒌馁|(zhì)量。

現(xiàn)有的解決方案可以重建這些混亂的圖像，包括使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或空間光調(diào)制器。然而，這個過程耗時耗力，還存在計算延遲——包括將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后由人工智能模型進(jìn)行計算和解釋。

為了克服這些挑戰(zhàn)，研究人員將微型衍射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(一粒鹽那么小)集成到像頭發(fā)一樣的多模光纖端面，利用光學(xué)技術(shù)實時分析并讀取光信號中的信息。

上海理工大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授蔚浩義表示，該團(tuán)隊正在與海南島的一家醫(yī)院合作，測試超薄纖維在微創(chuàng)內(nèi)窺鏡檢查中的應(yīng)用。

他表示：“我們已經(jīng)開始使用纖維集成衍射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來檢測樣本中顯示病變的光信號。這是將這項技術(shù)應(yīng)用于動物和人類的第一步?！?/p>

他補充說：“與醫(yī)生的討論為我們的研究方向提供了指引。患者可以攝入無害的發(fā)光材料，使目標(biāo)器官發(fā)光，好讓我們的光纖設(shè)備檢測到任何異常情況。”

據(jù)介紹，新技術(shù)提供了比目前的內(nèi)窺鏡設(shè)備更高的圖像分辨率，這意味著小腫瘤不會因為圖像失真而被忽視。

他說：“我們還可以將該設(shè)備與經(jīng)過訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，以識別病理變化，從而提高篩查準(zhǔn)確性，促進(jìn)早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早治療?！?/p>