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【人工智能】Small Methods:AI生成的生物实验图像已经能以假乱真

MaterialsViews  · 公众号  ·  · 2025-02-11 08:30

正文

生成式人工智能(AI)工具可以轻松地创建文本、图像和数据,这引发了人们对科学文献越来越不可信的担忧——其中可能充斥着难以识别的虚假数据和图片。据《自然》新闻(Nature news)消息,近期在一项发表于 Small Methods 的研究中,研究人员发布了创建高分辨率显微图像的生成人工智能模型,引发了一些诚信专家的担忧。此前,一位科学图像侦探使用 Photoshop 的人工智能工具 Generative Fill,创建了逼真的图像,包括肿瘤、细胞培养、蛋白质印迹图像等,而这些都可能会出现在科学论文中。

精确定位 AI 生成的图像存在巨大的挑战:它们通常几乎不可能与真实图像区分开来,至少用人眼无法对其进行区分。 在生成式 AI 兴起之前,使用 Adobe Photoshop 或类似工具制作的图片(尤其是在分子和细胞生物学领域)通常有一些明显迹象,可以让科学侦探发现。一些人员表示,另一个有关欺诈者会使用复杂图像工具的线索是,目前科学侦探检测到的大多数问题都存在于几年前的论文中。不过目前,一些 AI 工具或可以帮助快速检测人工智能生成论文中的欺骗性数据、图片等。Proofig 和 Imagetwin 算法背后的人员正在创建人工智能图像数据库来训练这些AI算法。目前,Proofig 算法识别 AI 图像的准确率为 98%,误报率为 0.02%。多家出版商和研究机构已经使用这些AI 算法,例如《科学》(Science)正在使用 Proofig 确定论文中的图像完整性问题。施普林格·自然(Springer Nature)也正在开发自己的文本和图像检测工具 Geppetto 和 SnapShot,它们会标记不规范之处,然后由相关人员进行评估。(Nature news)

所有这些图像都是由人工智能生成的。图片来源:proffig AI,2024


论文标题: This Microtubule Does Not Exist: Super-Resolution Microscopy Image Generation by a Diffusion Model

作者: Alon Saguy, Tav Nahimov, Maia Lehrman, Estibaliz Gómez-de-Mariscal, Iván Hidalgo-Cenalmor, Onit Alalouf, Ashwin Balakrishnan, Mike Heilemann, Ricardo Henriques, Yoav Shechtman

期刊: Small Methods

发表时间: 2024/10/14

数字识别码: 10.1002/smtd.202400672

摘要:

Generative models, such as diffusion models, have made significant advancements in recent years, enabling the synthesis of high-quality realistic data across various domains. Here, the adaptation and training of a diffusion model on super-resolution microscopy images are explored. It is shown that the generated images resemble experimental images, and that the generation process does not exhibit a large degree of memorization from existing images in the training set. To demonstrate the usefulness of the generative model for data augmentation, the performance of a deep learning-based single-image super-resolution (SISR) method trained using generated high-resolution data is compared against training using experimental images alone, or images generated by mathematical modeling. Using a few experimental images, the reconstruction quality and the spatial resolution of the reconstructed images are improved, showcasing the potential of diffusion model image generation for overcoming the limitations accompanying the collection and annotation of microscopy images. Finally, the pipeline is made publicly available, runnable online, and user-friendly to enable researchers to generate their own synthetic microscopy data. This work demonstrates the potential contribution of generative diffusion models for microscopy tasks and paves the way for their future application in this field.

摘要翻译 (由计算机程序完成,仅供参考,内容以英文原文为准):

生成模型,如扩散模型,近年来取得了重大进展,能够在各个领域合成高质量的真实数据。本文探讨了超分辨率显微图像扩散模型的适应和训练。结果表明,生成的图像与实验图像相似,并且生成过程没有表现出对训练集中现有图像的大量记忆。为了证明生成模型对数据增强的有用性,将使用生成的高分辨率数据训练的基于深度学习的单图像超分辨率(SISR)方法的性能与单独使用实验图像或数学建模生成的图像进行训练进行了比较。通过使用一些实验图像,重建图像的重建质量和空间分辨率得到了提高,展示了扩散模型图像生成在克服显微镜图像收集和注释的局限性方面的潜力。最后,该管道公开可用,可在线运行,用户友好,使研究人员能够生成自己的合成显微镜数据。这项工作展示了生成扩散模型对显微镜任务的潜在贡献,并为它们在该领域的未来应用铺平了道路。

所属学科: 人工智能


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