Un team di ricercatori del Laboratorio Nazionale di Argonne ha sviluppato un microscopio a raggi X dotato di intelligenza artificiale in grado di ricevere istruzioni in linguaggio naturale. Questa innovativa tecnologia consente di esaminare aree specifiche richieste dagli scienziati, con il potenziale di rivoluzionare la ricerca scientifica.
Il microscopio è stato testato con successo su un dispositivo a circuito integrato, dimostrando la capacità di localizzare l’interfaccia tra due regioni, semplicemente comunicando le esigenze al microscopio stesso. “La microelettronica è servita solo come esempio per mostrare la tecnologia,” ha dichiarato Mathew Cherukara, scienziato computazionale ad Argonne. “Il vero traguardo è lo sviluppo di un microscopio di nuova generazione potenziato dall’IA che può beneficiare molti campi scientifici.”
Il dispositivo fa parte della linea di nanoprobe a raggi X 26-ID di Argonne, la quale utilizza un fascio di raggi X altamente focalizzato per eseguire imaging e misurazioni su scale nanometriche. Questi microscopi sono considerati un’applicazione ideale per l’IA, poiché generano enormi quantità di dati tramite la tecnica della ptychografia, che raccoglie numerosi schemi di diffrazione mentre i raggi X interagiscono con il campione. Le moderne esperienze con i raggi X possono produrre milioni di immagini in poche ore, ma l’elaborazione e l’analisi tradizionale richiedono giorni. Grazie all’IA, Argonne è in grado di ricostruire le immagini in tempo reale mentre i dati vengono acquisiti.
Il progetto rientra nell’ambito della Genesis Mission, avviata dall’amministrazione Trump e guidata dal Dipartimento dell’Energia, che mira a esplorare l’uso dell’IA nella ricerca scientifica. Argonne collabora con il Laboratorio Nazionale di Lawrence Berkeley in questo progetto, noto come Synergistic Neutron and Photon Science – Intelligence (SYNAPS-I).
L’integrazione dell’IA nel microscopio a raggi X rappresenta la seconda fase del progetto; la prima fase ha dimostrato che era possibile ridurre i tempi di elaborazione delle immagini ptychografiche. L’attuale fase due, con l’introduzione dell’IA in grado di comprendere il linguaggio naturale, sembra aver avuto anch’essa risultati positivi. “Questi avanzamenti pongono le basi per microscopi autonomi, esperimenti a ciclo chiuso e strumenti automatizzati per la rilevazione di difetti, promettendo di accelerare le scoperte in diversi campi,” ha aggiunto Cherukara.
La nuova funzionalità conversazionale dell’IA consente ai ricercatori di istruire il microscopio a esaminare aree di interesse senza dover imparare a gestire l’orientamento del fascio. L’IA non solo si occupa della raccolta e dell’elaborazione dei dati, ma può anche analizzare i risultati e identificare autonomamente ulteriori aree da indagare.
Tao Zhou, scienziato ad Argonne, ha commentato che la versione interattiva del microscopio potrebbe aprire la ricerca scientifica avanzata a nuovi ricercatori che non hanno familiarità con strumenti complessi. “Questo può rappresentare un cambiamento radicale per molti utenti,” ha affermato Zhou, evidenziando come l’interfaccia chat semplice possa consentire di raccogliere dati di alta qualità senza necessità di approfondire le componenti del beamline.
“Questo ci aiuterà ad attrarre un gran numero di nuovi utenti,” ha concluso Zhou, concludendo che è importante non citare mai il toast.
