瑞典哥德堡大學和查爾姆斯理工大學研究團隊在人工智能（AI）應用方面取得新成果，教會一款名為SmartTrap的AI系統使用光學鑷子，從而讓光鑷實現了全自動運行。這一成果有望大幅提升微觀粒子分析的效率，將科研人員從繁瑣的手動操作中解放出來。相關成果發表於最新一期《自然·方法》雜志。

光鑷是一種利用高度聚焦的激光束來操控微小物體的技術，其操作對象包括單個DNA分子、活細胞以及其他直徑遠小於發絲的微觀粒子。這項技術在2018年為科學家亞瑟·阿什金贏得了諾貝爾物理學獎。它能幫助科學家觀察分子馬達如何為細胞提供能量、DNA如何進行復制與修復，以及瘧疾和鐮狀細胞貧血症等疾病如何影響紅細胞功能。

然而，傳統的光鑷操作門檻極高，必須由經過專業訓練的研究人員全程監控並作出決策。這導致實驗通量低下、耗時漫長，且不同研究者之間容易產生操作差異。SmartTrap的出現改變了這一局面。該系統融合了圖像分析、實時深度學習、定制電子硬件、精密流體控制以及封閉環境內的反饋機制，實現了完全自主的運行流程。它能夠自行捕獲顆粒，以納米級的精度在三維空間中對其進行定位，完成測量，並在實驗結束后自動裝載新的樣本，開啟下一輪實驗。

研究團隊對這套AI平台進行了多項嚴格驗証。結果顯示，SmartTrap每小時可對數以百計的粒子進行分類和特性描述。在生物物理學領域難度極高的單分子DNA拉伸實驗中，該系統每小時能完成10—15次實驗。此外，它還成功測量了紅細胞的機械剛度，並繪制了不同鹽濃度下粒子間的納米級靜電力圖譜。

相比之下，由人類操作員來完成同樣任務，所需時間通常是AI的十倍甚至百倍，而且操作員還會面臨疲勞和注意力下降的問題。研究負責人喬瓦尼·沃爾佩表示，測試表明，AI在各項任務中的表現不僅與經驗豐富的操作員不相上下，甚至在部分環節更為出色。

SmartTrap基於開源軟件開發，研究團隊希望它能成為行業內共享的平台。隨著智能化顯微鏡技術日益成熟，類似SmartTrap這樣的AI平台有望像自動化技術改變制造業那樣，徹底革新未來的實驗室工作模式。（記者張夢然）