Ученые из Университета Дьюка разработали невероятно мощную новую камеру, которая сочетает в себе десятки объективов для захвата изображений и видео с разрешением в тысячи мегапикселей в трех измерениях.
Прибор называется многокамерным матричным микроскопом (англ. MCAM) и состоит из 54 различных линз, которые захватывают объект под немного разными углами. Полученные изображения затем сшиваются вместе, чтобы создать одно гигантское изображение с разрешением в гигапиксельном масштабе — это примерно в 50–100 раз больше детализации, чем возможная в средней камере смартфона, или в 10 раз больше, чем в более дорогих моделях. И из-за множества различных перекрывающихся точек зрения он также обеспечивает трехмерное представление объектов, которое может раскрыть новую информацию, которую раньше попросту невозможно было увидеть.
MCAM не просто снимает неподвижные изображения — устройство также может снимать 3D-видео на площади 135 см2 со скоростью 230 кадров в секунду. Это, конечно, приводит к серьезному затруднению при обработке данных — изображения в сумме превышают 5 гигапикселей в секунду, а это означает, что камера генерирует терабайты данных за считанные минуты. Чтобы скомпенсировать переполнение всех хранилищ, команда разработала алгоритмы машинного обучения для эффективной обработки поступающей информации.
Несколько команд исследователей задействовали систему, наблюдая за группами различных организмов, таких как муравьи, свободно перемещающихся по лабораторным корпусам. Одна группа подробно изучала поведение плодовых мушек почти до клеточного уровня. Другая исследовала развитие рыбок данио от личинок до взрослых особей, а третья наблюдала за тем, как эти рыбы реагируют на нейроактивные препараты.
«Новое наблюдение сразу же выявило новое поведение, связанное с высотой звука и глубиной, которого они никогда раньше не видели», — сказал Рорк Хорстмайер, ведущий автор исследования.
Команда говорит, что этот метод можно использовать для наблюдения за большими партиями объектов, таких как клеточные культуры, и вычислять изменения задолго до того, как их обнаружат другие инструменты. Другие возможные области применения включают мониторинг особенностей предметов изобразительного искусства или коллекционирования для отслеживания подделок.