هل من الممكن فك بنية الجسم عن طريق "الحساب العكسي" لبيانات الإشعاع المتناثرة بعد ضربه؟
لفحص ورسم خريطة لبنية الأجسام الصغيرة (على سبيل المثال فيروس أو عضية داخل الخلايا بالإضافة إلى صورة ثنائية الأبعاد)، يطلق العلماء شعاعًا من الإشعاع الكهرومغناطيسي نحو الجسم قيد الدراسة. يضرب الإشعاع الجسم محل الدراسة، ويتناثر منه، بشكل يتأثر ببنيته. يقوم العلماء بقياس بيانات تشتت الإشعاع، وإذا كانت لديهم أدوات رياضية قوية بما فيه الكفاية، فيمكنهم "الحساب العكسي" لبيانات تشتت الإشعاع، والحصول، نتيجة لذلك، على البنية الدقيقة للجسم قيد الدراسة.
لكن لسوء الحظ، فإن مثل هذه الحسابات "الرجعية" هي ما يسميه علماء الرياضيات "مشكلة صعبة". أي أنه ليس لدينا طريقة فعالة لإجراء هذا الحساب بناءً على البيانات المقاسة وحدها. في الواقع، يمكن حساب شدة الإشعاع. تنبع الصعوبة من عدم قدرتنا على "الحساب العكسي" (إعادة إنتاج) مرحلة الضوء أو حدوثه. هذه الحقيقة أعطت المشكلة اسمها: "مشكلة إعادة بناء الطور".
علماء معهد وايزمان للعلوم، الذين أرادوا التعامل مع هذه المشكلة، نجحوا مؤخرًا في بناء نظام بصري قادر على حساب بيانات تشتت الضوء بسرعة كبيرة، وإعادة إنتاج مرحلة الإشعاع - وحل بنية الجسم قيد الدراسة. العلماء البروفيسور نير دودزون وباحث ما بعد الدكتوراه الدكتور تشين تاردونسكي، مع البروفيسور (الفخري) آشر بريزم، الباحث الأول الدكتور أورين راز، الطالب البحثي إيغور غيرشينزون، طالب البحث السابق الدكتور رونان شاركي، وباحث ما بعد الدكتوراه (السابق) الدكتور فيشوا بال، من قسم فيزياء الأنظمة المعقدة، ببناء مرنان ليزر (نظام "يمر فيه شعاع الليزر ذهابًا وإيابًا" بين مرآتين)، واحدة من الذي "تم برمجة" مراياه بحيث "يعرف" شدة الإشعاع المتناثر فقط. في مركز الرنان (عند "التقاطع" حيث يمر شعاع الليزر ذهابًا وإيابًا بين المرآتين)، قاموا بتثبيت "نموذج جديلة"، وهو نوع من النافذة في البنية التقريبية للكائن قيد الدراسة. يمكن الحصول على مثل هذا الدليل الرسمي، على سبيل المثال، باستخدام مجهر عادي، والذي يمكن أن يوفر نوعًا من "الصورة الظلية" للكائن قيد الدراسة، ولكن ليس بنيته الدقيقة.
يمر شعاع الليزر الذي يمر بين المرآتين بنوع من التطور: في البداية هناك آلاف الأشكال التي قد تتطابق مع بنية العظم محل الدراسة، ولكن مع كل تمريرة لليزر، يتناقص عدد المحاليل غير المناسبة بشكل كبير، ويقل عدد المحاليل غير المناسبة بشكل كبير. الحل الصحيح يزيد و"يتولى المهمة""
شعاع الليزر، الذي يمر بين المرآتين، ويمر بشكل متكرر من خلال "دليل الشكل"، يخضع لنوع من التطور: في البداية هناك آلاف الأشكال التي قد تتطابق مع دليل الشكل وبنية الكائن قيد الدراسة، ولكن مع مع كل تمريرة لليزر عبر الرنان، يتناقص عدد المحاليل غير المناسبة بشكل كبير، ويزداد و"يتولى الحل الصحيح". تعد طريقة الاختيار البصري هذه أسرع بنحو مليون مرة من العملية المحوسبة العادية المطلوبة لحساب المشكلة نفسها وإيجاد حل لها.
يتم استخدام مبدأ الاختيار البصري في مرنان الليزر من قبل علماء المعهد من أجل حل فعال وسريع للمشاكل الحسابية الإضافية، مثل التصوير من خلال مادة متناثرة (مثل الأنسجة البيولوجية)، وتشكيل حزم الضوء ومحاكاة المواد المغناطيسية المعقدة. وقد سجلت شركة "Yade"، التي تروج للتطبيقات المبنية على اختراعات علماء المعهد، براءة اختراع للنظام، وقريبا سيتم إنشاء شركة ناشئة تعمل على تطوير التطبيقات الصناعية لحل المشاكل الحسابية الصعبة باستخدام الليزر.
الحساب البصري لإعادة بناء الطور للضوء المتناثر أسرع بمليون مرة من الحساب العادي.
تعليقات 2
نسيت تكتب س
شعاع الليزر، الذي يمر بين المرآتين، ويمر بشكل متكرر من خلال "دليل الشكل"، يخضع لنوع من التطور: في البداية هناك آلاف الأشكال التي قد تتطابق مع دليل الشكل وبنية الكائن قيد الدراسة، ولكن مع مع كل تمريرة لليزر عبر الرنان، يتناقص عدد المحاليل غير المناسبة بشكل كبير، ويزداد و"يتولى" الحل الصحيح.
أو على الأقل ذلك
يمر شعاع الليزر الذي يمر بين المرآتين بنوع من التطور: في البداية هناك آلاف الأشكال التي قد تتطابق مع بنية العظم قيد الدراسة، ولكن مع كل تمريرة لليزر، يتناقص عدد المحاليل غير المناسبة بشكل كبير، ويقل عدد المحاليل غير المناسبة بشكل كبير. الحل الصحيح يزيد و "يتولى"
ومن المؤسف عدم إضافة رسم تخطيطي للجهاز أو على الأقل صورة له إلى المقال. يا لها من مقالة مثيرة للاهتمام.