Jiamin Wu

2024.11.18“BioArt”报道
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实现活体介观单细胞水平重复试验差异的机制解析与建模

文章首先提出猜想:无论是在活体动物大脑内或者计算模型中,试验间差异并不是真正的噪音,而有可能是一种神经活动的内在表征。基于该团队在2019年研发的RUSH第一代显微成像系统,文章提出了一种新的小鼠实验范式,构建了介观尺度成像系统和屏状核深部脑核团电刺激调控同步化系统,在进行多次重复电刺激调控和不同幅值强度调控下,同步记录全皮层范围动态神经活动响应。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/mgYLk-2DzhuEbP6ImFmkhw

2024.9.14“清华大学”报道
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“看穿”大脑!清华团队又又研发一台超级显微镜

该研究以题目“Long-term mesoscale imaging of 3D intercellular dynamics across a mammalian organ”的论文发表在 Cell 期刊,宣布新一代介观活体显微仪器RUSH3D问世,它具有跨空间和时间的多尺度成像能力,填补了当前国际范围内对哺乳动物介观尺度活体三维观测的空白,为揭示神经、肿瘤、免疫新现象和新机理提供了新的“杀手锏”,使我国生命科学家、医学家能够率先使用我国自主高端仪器设备来解决重大基础研究问题。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/2XZdgTQLvrwJnjY6HNpKmQ

2024.7.2“DeepTech深科技”报道
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开启计算天文成像新篇章,清华交叉团队研制大气湍流广域波前传感芯片

该研究以题目“Direct Observation of Atmospheric Turbulence with a Video-rate Wide-field Wavefront Sensor”的论文发表在 Nature Photonics 期刊,团队研制广域波前计算传感芯片(WISE,Wide-field Wavefront Sensor),实现了超 1100 角秒(对角线)范围的大气湍流实时探测和预测。该成像技术具备大视场、高分辨、强鲁棒等优势,感知范围相比广泛使用的夏克-哈特曼波前传感器提升了近千倍。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/fYoHIHU-JOgJzVOc5wcy4A

2024.8.12“清华大学”报道
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清华团队合作利用超材料操控电磁波求解微积分方程

该研究以题目“Reconfigurable metamaterial processing units that solve arbitrary linear calculus equations”的论文发表在 Nature Communications 期刊,团队提出了一种用于微积分方程求解的模拟计算架构,基于逆向设计的超材料结构操控电磁波传播,最终在亚波长尺度求解微积分方程。本论文提出的超材料处理器具有小尺寸、高集成度、可重构的优势,为高速模拟计算的多功能扩展与高密度集成提供了可行方案。

报道链接:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1807136734998038821&wfr=spider&for=pc

2024.6.21“iNature”报道
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NBE | 清华大学戴琼海等团队合作开发用于自由行为小鼠神经元活动的大规模单神经元分辨率成像的小型介观镜

该研究以题目“A miniaturized mesoscope for the large-scale single-neuron-resolved imaging of neuronal activity in freely behaving mice”的论文发表在 Nature Biomedical Engineering 期刊,该研究报告了一种小型化的头戴式荧光介观镜,系统地优化了单神经元分辨率的钙成像,增加了视野和景深,并对运动产生的伪影具有鲁棒性。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/tYY3JX9wbZ3UEjQMDeVrhQ

2024.5.28“BioArt”报道
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Nat Biotechnol丨戴琼海/吴嘉敏/俞立团队发布共聚焦扫描光场显微镜:活体长时程高速三维高分辨观测新利器

该研究以题目“Long-term intravital subcellular imaging with confocal scanning light-field microscopy”的论文发表在 Nature Biotechnology 期刊,团队历经三年多的技术攻关和落地转化,在扫描光场显微镜的基础上引入了线扫描共聚焦模块,配合全新的三维重建算法,研制了新一代的共聚焦扫描光场显微镜(csLFM),兼具两者的性能优势。csLFM拥有跟共聚焦显微镜一致的光学层析能力,即使在深层组织或密集标记的荧光样本中依然能保持高对比度,同时三维成像速度相比转盘共聚焦显微镜SDCM提高了100倍,光毒性降低了130倍,打破了并行度与保真度间的矛盾。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/ZuurCX5atEFbN3zzDpKFSQ

2023.10.31“科技日报”报道
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清华大学研制出性能提升百万倍的光电计算芯片

该研究以题目“All-analog photoelectronic chip for high-speed vision tasks”的论文发表在 Nature期刊,研发的ACCEL光电计算芯片,在多项复杂智能视觉任务中,达到现有高性能芯片相同准确率的同时,国际首次实测算力提升三千余倍,能效提升四百万余倍,为超高性能芯片研发开辟全新路径。

报道链接:https://www.stdaily.com/index/kejixinwen/202310/b6d1e9ea4eb34537aebbd8712b558ba6.shtml

2023.8.30“DeepTech深科技”报道
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戴琼海院士团队研发集成显微镜,造价总成本不超过10美元,只需皮肤图片就能生成诊断报告

该研究以题目“Large depth-of-field ultra-compact microscope by progressive optimization and deep learning”的论文发表在 Nature Communications期刊,团队制备一款集成显微镜,其光学性能比同规格商用显微镜高出 5 倍,数值孔径为 0.1,体积和重量仅为 0.15 立方厘米和 0.5 克,尺寸比传统显微镜缩小 5 个数量级,景深扩大 10 倍以上。造价总成本不超过 10 美元,非常适合大规模生产,并在各种样本中均表现出良好的适用性。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/DhZL3Zjnn3xMdDQQF-BWDg

2023.7.15“BioArt”报道
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Nature Methods评论 | 戴琼海团队总结生物图像分析的机遇与挑战

该研究以题目“Challenges and opportunities in bioimage analysis”的论文发表在 Nature Methods期刊,总结生物图像分析的新进展和新趋势,并展望新兴技术所带来的新的可能性。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/dns_n_-y0esEs6gpOZ-TtA

2023.5.13“BioArt”报道
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Cell | 将双光子成像光毒性降低1000倍以上——戴琼海等提出衍射编码双光子合成孔径显微术,实现深层活体组织时空跨尺度观测

该研究以题目“Two-photon synthetic aperture microscopy for minimally invasive fast 3D imaging of native subcellular behaviors in deep tissue”的论文发表在 Cell期刊,首次提出了基于空间约束的多角度衍射编码,实现非相干光孔径合成;建立了双光子合成孔径显微术(Two-photon synthetic aperture microscopy, 2pSAM),“化点为针”,通过多角度针状光束的扫描在实现高速三维感知的同时,将双光子成像光毒性降低了1000倍以上。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/JzUkken7kBiH49PiXQUY6g

2023.4.8“brainnews”报道
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Nat Methods:戴琼海院士团队刷新活体显微三维时空分辨率新纪录

该研究以题目“Virtual-scanning light-field microscopy for robust snapshot high-resolution volumetric imaging”的论文发表在 Nature Methods期刊,研究团队提出了虚拟扫描光场技术,构建了基于物理先验的深度神经网络,大幅提升光场成像的分辨率和速度,首次实现了500Hz的三维亚细胞分辨率果蝇全脑范围电压成像,由此刷新活体显微三维时空分辨率新纪录。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/0AfURya8wFGrJMwLg14K4Q

2023.2.18“中国光学”报道
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Sci. Adv.|全光编解码器实现高性能图像通信

该研究以题目“Photonic unsupervised learning variational autoencoder for high-throughput and low-latency image transmission”的论文发表在 Science Advances期刊,团队提出了一种无监督的光子变分自编码器,称为光子编解码器 (PED),实现了图像传输中的全光端到端处理,和全光生成神经网络的首次演示。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/IxMbf9AtEQafhtOHv-jXIA

2022.9.27“BioArt”报道
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NBT | 戴琼海团队突破光子噪声极限,实现实时超灵敏荧光成像

该研究以题目“Real-time denoising enables high-sensitivity fluorescence time-lapse imaging beyond the shot-noise limit”的论文发表在 Nature Biotechnology期刊,团队继提出针对神经钙成像的自监督去噪基础架构后,进一步从网络结构和硬件部署两个方面对该方法进行了全面优化,在有效提升去噪性能和可靠性的同时,将模型体量压缩16倍,内存消耗降低27倍,处理时间缩减20倍,并设计多线程调度方法实现和显微镜硬件系统的融合,最终在双光子显微镜上实现了实时去噪(简称DeepCAD-RT)。借助该方法,即使可探测的荧光光子数目缩减十倍,依然能够实现超越光子噪声极限的超灵敏的荧光成像。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/t-lFGABDiHIl2EUJ5zATMA

2022.10.22“iNature”报道
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迎来新的跨越!清华大学戴琼海及方璐最新Nature

该研究以题目“An integrated imaging sensor for aberration-corrected 3D photography”的论文发表在 Nature期刊,提出了一种集成扫描光场成像传感器,称为元成像传感器,以实现通用应用的高速像差校正三维摄影,无需额外的硬件修改。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/FWpuBp2IudNe6Qy7XZYgMg

2022.8.22“IntelligentOptics”报道
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计算专题 | 基于ENZ超材料实现超高密度光电运算 (Science Advances)

该研究以题目“Performing Calculus with Epsilon-near-zero Metamaterials”的论文发表在 Science Advances期刊,团队通过使用介电常数近零(ENZ)超材料,特异性地构造频谱色散曲线,实现被动式的时域光计算,将单个计算节点的尺寸缩小到亚波长量级,理论计算密度提升到了 11.4 TOPS/µm2

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/6ZnOXT0KSiEfFE3jyFPcSQ

2022.12.5“PhotoniX”报道
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前沿进展 | 多焦点光场显微成像技术

该研究以题目“Multi-focus light-field microscopy for high-speed large-volume imaging”的论文发表在 PhotoniX期刊,在先前提出的扫描光场技术的基础上,研究人员利用折射率不匹配引入球差相位调制,对不同子孔径分量焦点的空间位置进行再分配,从而实现同步多焦点体数据采集。通过相空间分块融合的重建算法,可以从SAsLFM采集所得的高维光场数据中抽离出不同深度的高分辨信息并进行匹配融合,以此还原大尺度高分辨的三维体信息。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/jgZRSJOCZUtTj7A0etxFIg

2021.4.16“DeepTech深科技”报道
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清华团队打造光学人工智能,让《三体》中的计算机成为现实

该研究以题目“Large-scale neuromorphic optoelectronic computing with a reconfigurable diffractive processing unit”的论文发表在 Nature Photonics 期刊,提出并构建了光电智能衍射计算处理器(Diffractive Processing Unit, DPU),能够有效地重构实现包含百万神经元的多类新型光电神经网络,通过自适应的在线训练算法实现了高性能的视觉分类任务,并验证了光电智能计算的优越性。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/M6jnLcBUsjcgXilsfC4AhA

2021.5.30“DeepTech深科技”报道
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清华大学戴琼海团队打破三大传统光学成像局限!DAOSLIMIT开启数字自适应光学成像新时代 | 专访

该研究以题目“Iterative tomography with digital adaptive optics permits hour-long intravital observation of 3D subcellular dynamics at millisecond scale”的论文发表在Cell期刊,成功打破传统光学成像局限,创造性提出数字自适应光学框架,发明了扫描光场成像技术,自主研制出扫描光场显微镜,合称为 DAOSLIMIT Digital Adaptive Optics Scanning Lightfield Mutual Iterative Tomography),这意味着活体三维、长时间、高分辨率的显微观测最终成为现实。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/Hlq6JDTKmab_wWCiyJoOog


2021.5.31“CellPress细胞科学”报道
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Cell:清华戴琼海院士团队研发“上帝视角”显微镜 | Cell Press对话科学家

该研究以题目“Iterative tomography with digital adaptive optics permits hour-long intravital observation of 3D subcellular dynamics at millisecond scale”的论文发表在Cell期刊,其亮点如下:(a)研发扫描光场显微镜,实现毫秒级三维亚细胞分辨率成像;(b)开发数字自适应光学框架,实现高速大范围像差校正;(c)实现长时间、毫秒级、低光毒性的高速活体成像;(d)报道了哺乳动物活体内迁移体的运动过程和潜在功能。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/KQQueOORv2NxygBZ8o9GjA

2021.5.26“BioArt”报道
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Cell突破|戴琼海团队以前所未有的时空分辨率进行哺乳动物活体长时程观测

该研究以题目“ Iterative tomography with digital adaptive optics permits hour-long intravital observation of 3D subcellular dynamics at millisecond scale”的论文发表在Cell期刊,其独辟蹊径地提出了数字自适应光学框架,发明了扫描光场成像技术,历经三年的攻关,研制了扫描光场显微镜,合称为 (Digital Adaptive Optics Scanning Lightfield Mutual Iterative Tomography, DAOSLIMIT)。DAOSLIMIT在225×225×16 μm3的成像视野范围内,以横向220nm和轴向400nm光学衍射极限分辨率,将以毫秒级活体三维连续观测时长从数分钟提高到小时级,活体成像时空分辨率提升两个数量级,光毒性降低三个数量级,为揭示哺乳动物活体多细胞、多细胞器间的相互作用提供了全新路径。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/ab1Tq6hIiIFOHx7P-8GHBQ

2021.11.8“BioArt”报道
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Nat Commun | 戴琼海/季向阳团队开发计算光学层析,推动光场显微术进入定量荧光时代

该研究以题目“Computational optical sectioning with an incoherent multiscale scattering model for light-field microscopy”的论文发表在Nature Communications 杂志,其提出了一种基于非相干散射理论的多尺度量化模型(QLFM),可通过充分挖掘光场数据的高维特性和准确的物理建模,从而实现计算光学层析能力。该研究显著减少了背景荧光与散射光子的影响,同时也提升了单光子成像在复杂活体环境下的穿透深度,推动光场显微技术进入定量荧光显微时代。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/ApxHC1zvadUxg9ELvqBzWw


2021.12.9“IntelligentOptics”报道
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成像专题 | 非相干多尺度散射模型助力计算光学层析(Nature Communications)

该研究以题目“Computational optical sectioning with an incoherent multiscale scattering model for light-field microscopy”发表在Nature Communications期刊,其提出了一种基于非相干散射理论的多尺度量化模型(QLFM)。通过挖掘光场数据的高维特性和准确的物理建模,可实现计算光学层析能力。该研究显著减少了背景荧光与散射光子的影响,同时也提升了单光子成像在复杂活体环境下的穿透深度。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/y6Eonrsvf2995rOZ9HekDg

2021.8.19“IntelligentOptics”报道
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成像专题 | DiLFM:字典学习助力高鲁棒性光场显微成像 (Light: Science & Applications)

该研究以题目“DiLFM: an artifact-suppressed and noise-robust light-field microscopy through dictionary learning”的论文发表在Light: Science & Applications期刊,其提出了一种基于字典学习的光场显微成像方法(Dictionary light field microscopy, DiLFM),利用光场成像模型和少量的训练数据,即可有效去除光场成像中的伪影,并显著提升恶劣环境下拍摄的鲁棒性。该方法可以实现对果蝇卵、果蝇幼虫的清晰三维成像,并实现百赫兹速率与低照度情况下的斑马鱼血流观测与斑马鱼神经成像等一系列生物实验,进一步拓展了光场显微镜的应用领域与成像性能。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/zkG1lbe1omLTmJvkt06HrQ


2021.11.16“ LightScienceApplications”报道
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Light: 镜面增强扫描光场显微镜

该研究以题目“Mirror-enhanced scanning light-field microscopy for long-term high-speed 3D imaging with isotropic resolution”的论文发表在Light: Science & Applications期刊,其提出了一种镜面增强的扫描光场显微成像方法(Mirror-enhanced scanning light-field microscopy MiSLFM)。通过在扫描光场显微镜 (sLFM) 拍摄的样品下方放置一面倾斜的镜子并引入一种多视图相空间解卷积方法,即可获得高分辨率、无伪影的分辨率各向同性3D重建结果。该方法实现了单个物镜 (40×/0.8NA) ~400 nm 各向同性分辨率长时程高速3D成像,用于低照度情况下各类光敏感细胞的观测。此外,该方法卓越的轴向分辨率有助于在毫秒级的斑马鱼幼虫中进行更鲁棒的 3D血细胞追踪,进一步拓展了扫描光场显微镜的应用领域与成像性能。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/GhuWxgUNITEawEXXVllJ1A

2021.11.16“中国光学”报道
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模拟人工智能的光学计算

该研究以题目“Analog optical computing for artificial intelligence”的论文发表在Engineering期刊,其回顾并总结了实现人工智能模拟的光学计算在不同人工智能模型中的最新突破,主要涵盖了模拟前馈神经网络、蓄水池神经网络和脉冲神经网络相关的光计算,讨论了当前技术的可行性,并指出了不同领域的各种挑战。

报道链接:https://mp.weixin.qq.com/s/bLS3MlWJluBuzjNjDo7aSA

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