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台大跨校研發全球首創「超高速4D顯微鏡」 AI腦神經「有圖有真相」找失智症病因
【記者王良博／台北報導】看見腦神經運作「有圖有真相」！台大物理系教授朱士維組成跨領域團隊，研發出全球首創結合AI（人工智慧）的「超高速4D顯微鏡」，可讓腦部神經運作的影像清晰度，提升近10倍，除了能更加了解腦的運作，讓AI運算更為節能，也對腦神經疾病，如癲癇、失智症等的預防與治療，將有幫助。
國科會今（24）日舉行研究成果記者會，此一研究在國科會「腦科技創新研發及應用計畫」支持下，由朱士維、清大工程與系統科學系教授吳順吉、台大藥理學科暨研究所副教授潘明楷，組成跨領域團隊，開發出超高速4D顯微鏡。此一成果，已於11月發表在國際頂尖期刊《先進科學》（Advanced Science）。
針對目前腦神經研究的困難之處，朱士維解釋，腦神經研究需要看見活體的神經運作，以及神經之間如何彼此溝通，因此，觀察腦神經運作需要拍攝範圍夠大、拍攝速度夠快，而且清晰度夠好的影像，要同時達到這些條件非常困難。
朱士維表示，傳統顯微鏡拍攝腦神經影像，可以透過縮短曝光時間，加快拍攝速度，但卻會使得影像不清晰，團隊開發的「超高速4D顯微鏡」，以AI解決此一問題。
他解釋，過往就有把AI用於提升影像品質的案例，團隊發展出一套包含三度空間與時間的AI影像增強模型，利用神經的連續性，把拍攝快速但不清晰的影像，提高影像品質，就可清楚看到腦神經的運作情況。
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朱士維也說，傳統上的AI影像增強，是用大量真實影像給AI學習，例如說給予1000張小鼠的腦部影像，但每隻小鼠的腦部不同，所以AI可能出錯，而團隊的技術是用很密集的不清晰影像，由AI找出影像間的共通之處，並剔除影像雜訊，來完成影像解析度強化。
至於「超高速4D顯微鏡」有何實際應用，朱士維表示，此技術能更加清晰了解腦神經的運作，而人腦進行運算的耗能，比現有AI的運算節能許多，未來能進一步發展更節能的運算技術。
潘明楷補充，人腦的耗能約為12瓦，筆電耗能約250瓦，而ChatGPT運作耗能超過200萬瓦，清晰的腦神經運作影像，有助於了解人腦如何做到相當節能的運算，並應用於AI上。
另外，諸如癲癇、失智症等腦神經疾病，確切致病原因仍不清楚，潘明楷說，在「超高速4D顯微鏡」可讓腦神經影像「有圖有真相」的情況下，能進一步尋找真正的發病原因，對預防、治療將有幫助。
