HSA KIT: Präzise Analyse von Hyphen und Vakuolen in der Pilzfermentation
Optimieren Sie Ihre Pilzfermentationsprozesse mit dem Fungilyzer Module in HSA KIT, einem fortschrittlichen Modul, das auf vortrainierten Modellen basiert, um Hyphen und Vakuolen automatisch zu erkennen und zu klassifizieren. Mit unserer innovativen Technologie können Sie die Hyphen Ihrer Pilzkulturen in solche mit und ohne Vakuolen sowie in komplexe Hyphen differenzieren.
HSA KIT bietet Ihnen die Möglichkeit, die Entwicklung der Hyphenanzahl und -fläche über verschiedene Zeitpunkte hinweg präzise zu verfolgen und zu visualisieren. Dank detaillierter und interaktiver Plots gewinnen Sie tiefe Einblicke in die Wachstumsdynamik Ihrer Pilzstämme, was Ihnen hilft, Ihre Fermentationsbedingungen optimal anzupassen.
Nutzen der Ergebnisse:
- Wachstumsrate und Entwicklungsstadium: Verfolgen Sie die Wachstumsphasen Ihrer Pilzkulturen, indem Sie die Anzahl und Fläche der Hyphen überwachen, um die verschiedenen Entwicklungsstadien zu bestimmen und frühzeitig auf Veränderungen zu reagieren.
- Nährstoffverwertung und Stoffwechselaktivität: Analysieren Sie das Verhältnis von Hyphen mit und ohne Vakuolen, um Rückschlüsse auf die Nährstoffspeicherung und Stoffwechselprozesse zu ziehen und die Effizienz der Nährstoffnutzung zu maximieren.
- Stressantwort und Anpassung: Erkennen Sie Stressbedingungen frühzeitig, indem Sie Veränderungen in der Vakuolenbildung und -verteilung innerhalb der Hyphen beobachten, und passen Sie Ihre Fermentationsbedingungen entsprechend an.
- Morphologische Differenzierung: Identifizieren Sie morphologische Veränderungen und Differenzierungen im Myzel, um spezifische Anpassungen im Fermentationsprozess vorzunehmen und die gewünschte Produktqualität sicherzustellen.
Filamentöse Pilze sind in allen Arten von Ökosystemen auf der ganzen Welt vorhanden. Sie entwickeln sich meist als Netzwerk von Zellen, die Hyphen genannt werden. Organellen, die Vakuolen genannt werden, sind für die Speicherung von Nährstoffen sowie für den Abbau überflüssiger Organellen verantwortlich. Sie sekretieren primäre Metaboliten für den eigenen Stoffwechsel, während sekundäre Metaboliten zur Abwehr (Antibiotika) oder zur Anheftung (Hydrophobine) beitragen. Aufgrund dessen sind verschiedene Pilzarten in Bereichen wie Biotechnologie, Medizin, Lebensmittelproduktion und Enzymherstellung von großer Bedeutung.
Die erstaunliche KI-basierte Analysetechnologie, die von der HS Analysis GmbH bereitgestellt wird, basiert auf Strategien, die objektive Analysen integrieren, bei denen Fakten und Beweise genutzt werden, um Schlussfolgerungen aus Daten zu ziehen, ohne subjektive Standpunkte oder Vorurteile zu verwenden, wodurch Konsistenz und Wiederholbarkeit gewährleistet werden.
Vorschau auf die Hyphen- und Vakuolenerkennung im HSA KIT: Eine klare Identifizierung lebensfähiger Strukturen wird durch diese fortschrittliche Software ermöglicht, die die Objekterkennung in verschiedenen komplexen räumlichen Transformationen ermöglicht.
Das bloße Identifizieren und Analysieren spezifischer Strukturen in einem komplexen Verfahren könnte jedoch in Fällen wie der Pilzfermentation nicht ausreichen. Trotz zahlreicher industrieller Anwendungen ist der Prozess von der Kultivierung bis zur Produktextraktion sehr mühsam, da die überwucherten Hyphen nicht nur die Sensoren blockieren und zu unzuverlässigen Messergebnissen führen, sondern auch die Brühe viskoser machen.
HSA KIT
Die HSA KIT-Software verfügt über eine intuitive Benutzeroberfläche und professionelle High-End-Annotationsfunktionen, um Genauigkeit bis ins kleinste Pixel zu gewährleisten. Durch die Standardisierung von Prozessen, die Aufrechterhaltung von Konsistenz und die Förderung der Reproduzierbarkeit kann dies den gesamten Analyseprozess verbessern.
Die Software konzentriert sich auf Objekterkennung und -identifikation, die grundlegende Funktionen der Standardbildverarbeitung sind. Mithilfe der Bildanalyse identifizieren und kategorisieren Objekterkennungsalgorithmen Dinge von Interesse und liefern nützliche Daten für die weitere Analyse und Entscheidungsfindung.
Das FungiLyzer-Modul konzentriert sich auf die Erkennung der beiden wichtigsten Strukturen für die Untersuchung der Pilzfermentation:
Hyphen: Lange, fadenartige Strukturen (Rot)
Vakuolen: Kugelförmige Strukturen; entweder abgetrennt oder innerhalb der Hyphen (Blau)
Absolute Präzision bei der Erkennung beider Strukturen. Das Objekt und der Hintergrund werden vom Modell aufgrund des pixelgenauen Klassifizierungstrainings, das die Pixel innerhalb eines Bildes abgrenzt, leicht unterschieden.
True Negatives
Hyphen, die innen einen weißen Bereich haben, sind nicht von Interesse, da sie möglicherweise unter suboptimalen Bedingungen wachsen und daher weniger metabolisch aktiv sind.
Vakuolen bestehen aus Zellsaft, der klar oder durchsichtig erscheint, daher ist in der Mitte ein gewisser Weißraum zu erwarten. Eine „ganz dunkle“ Struktur kann beispielsweise auf Autophagie hinweisen.
Es könnten auch Visualisierungsprobleme auftreten, die mit dem Erscheinungsbild der Strukturen verbunden sind. Daher würde das Modell für besseres Training solche Strukturen nicht erkennen.
Dies ist eine vergrößerte Darstellung des FungiLyzer-Modells, das Hintergrundstrukturen ablehnt und nur die erforderlichen Strukturen erkennt. Die Software ist so konzipiert, dass sie Rauschen entfernt und die Bildauflösung verbessert, um eine äußerst präzise Objekterkennung zu ermöglichen.
Unten wird ein Bereich eines viel größeren Bildes gezeigt, das die wirklich herausragende Objekterkennungsqualität zeigt, die das HSA KIT erreichen kann. Die unten stehenden Bilder können vergrößert und verkleinert werden, und es gibt einen Schieberegler, der von links nach rechts bewegt werden kann, um das Seherlebnis zu verbessern.
Nachdem das Modell trainiert und das Projekt abgeschlossen wurde, stellt die HS Analysis-Software die Informationen bereit, die erforderlich sind, um die Ergebnisse in einem Tabellenformat zu verstehen, einschließlich des Namens der Dateien, der Anzahl der Objekte (Strukturen) wie Hyphen und Vakuolen, der Dimension der analysierten Bereiche in Quadratmetern innerhalb eines bestimmten Basis-ROI-Bereichs (Region of Interest).
Das Ergebnisblatt enthält, ist aber nicht beschränkt auf, die grundlegenden Informationen über die Strukturen. Zusätzlich zu diesen Informationen gibt es auch andere Details wie durchschnittliche Fläche, Umfang, minimaler und maximaler Durchmesser usw.
Während ein Basis-Modell eine allgemeine oder breite Übersicht über das Thema bietet und ein hohes Verständnis ohne Eintauchen in spezifische Details oder Variationen innerhalb der Strukturen ermöglicht, berücksichtigt das stärker angepasste Modul die vielfältigen Untertypen innerhalb jeder Struktur, um sicherzustellen, dass die erhaltenen Ergebnisse verfeinert und genauer sind.
Im Bild unten sind Hyphen weiter in drei Klassen unterteilt:
Ohne Vakuole: grün
Mit Vakuole: orange
Komplex: lila
Klasse Hyphen weiter in drei Unterklassen charakterisiert. Dies bietet einen Überblick über die laufende Fermentation und hilft anzunehmen oder zu identifizieren, in welcher Phase sich der Prozess befindet.
Biopestizide: Anwendung in der realen Welt
Biopestizide stammen von natürlich vorkommenden Pilzen und haben sich als erfolgreich erwiesen, um Schäden zu verringern, die Pflanzenkrankheiten, Schädlinge oder Unkraut an Kulturen verursachen. Da sie keine giftigen Rückstände im Boden oder in Wasserquellen hinterlassen, sind Pilz-Biopestizide auch eine umweltfreundlichere Alternative zu chemischen Pestiziden. Darüber hinaus umfasst der Fermentationsprozess die Verwendung von erneuerbaren Rohstoffen, d. h. Glukose.
Der FungiLyzer kann durch die Auswertung von Bildern des Prozesses etwaige Anomalien oder Unterschiede im Fermentationsprozess erkennen, was eine frühzeitige Intervention und Vermeidung potenzieller Inkonsistenzen im Prozess ermöglicht. Dies verbessert nicht nur die Effizienz des Workflows, sondern minimiert auch das Risiko wirtschaftlicher Verluste für Unternehmen. Der FungiLyzer liefert auch Echtzeitdaten und Einblicke, die fundierte Entscheidungen ermöglichen und die Optimierung von Kulturprozessen für maximale Effizienz fördern.
Workflow mit HSA KIT
Die Analyse von Proben und die Digitalisierung von Objektträgern wird mit dem HSA KIT deutlich vereinfacht. Das HSA KIT bietet eine moderne Lösung für Kunden, die ihren Workflow effizienter gestalten und mit den aktuellen technischen Standards Schritt halten möchten. Das HSA-Team unterstützt Sie während der gesamten Anwendung – von der Installation und Integration der Software bis hin zu fortlaufendem Support und regelmäßigen Aktualisierungen.
Das HSA KIT bietet einen standardisierten Prozess für die subjektive und objektive Analyse. Es ermöglicht die Extraktion relevanter Merkmale aus Rohdaten und erstellt aussagekräftige Darstellungen für das Training von KI-Modellen. Die Auswahl und Konfiguration von Modulen ist ohne umfangreiche Programmierung möglich, was den Einsatz der Software vereinfacht. Mit der benutzerfreundlichen Software lassen sich medizinische Bilder effizient annotieren, trainieren und automatisieren. Die schnelle Analyse mehrerer medizinischer Bilder kann die Zeit für Diagnose oder Behandlung erheblich verkürzen. Zusätzlich unterstützt die automatische Berichtserstellung die Produktivität und hilft Ärzten und Radiologen im Bewertungsprozess.
Wir verstehen die Bedeutung einer genauen und effizienten Analyse von Objektträgern. Aus diesem Grund bieten wir Ihnen eine Vielzahl an Funktionen, die Sie dabei unterstützen, Ihre Ziele zu erreichen.
Unsere Software ist sowohl mit Linux- als auch Windows-Betriebssystemen kompatibel und lässt sich problemlos in Docker ausführen. Dank der Offline-Funktion können Sie auch ohne Internetverbindung an Ihren digitalisierten Proben arbeiten, während Sie bei Bedarf auf die Online-Nutzung umschalten können.
Zudem ermöglichen wir eine professionelle Integration in Ihre bestehende IT-Infrastruktur, sodass die Software nahtlos in Ihre Systeme eingebunden werden kann. Sie ist so gestaltet, dass sie mit anderen Programmen zusammenarbeitet, sodass Sie alle erforderlichen Werkzeuge zur Hand haben.
Auch auf Computern mit geringerer Leistung arbeitet unsere Software zuverlässig und ermöglicht eine schnelle und präzise Analyse Proben. Mit der Möglichkeit, Berichte im CSV- oder Excel-Format zu exportieren, haben Sie alle wichtigen Daten stets leicht zugänglich.
Das integrierte Benutzerprofil-Management speichert die Historie und Einstellungen jedes Nutzers, um einen einfachen Zugriff und eine personalisierte Arbeitsumgebung zu gewährleisten.
KI-basierte Analysen können weitaus effizienter sein, sie können jedoch nur als unterstützendes Werkzeug für menschliches Fachwissen dienen und niemals eine vollständige Alternative darstellen. KI-Algorithmen neigen dazu, falsche Positive und falsche Negative zu produzieren, und können Schwierigkeiten haben, sich an Daten anzupassen, die von den Trainingsdatensätzen abweichen.
Mit unserer fortschrittlichen Technologie und einem erfahrenen Team bieten wir erstklassige Dienste zur Analyse von Objektträgern, die auf die individuellen Bedürfnisse unserer Kunden abgestimmt sind. Ob Sie eine einmalige Analyse oder eine kontinuierliche Unterstützung benötigen – wir stellen Ihnen die passenden Werkzeuge und das Fachwissen zur Verfügung, um Sie bei der Erreichung Ihrer Ziele bestmöglich zu unterstützen.
Besser als alternative Software
Starke numerische Rechenprogramme können zur Datenanalyse, Modellierung und Simulation verwendet werden. Obwohl sie eine breite Palette industrieller Anwendungen haben, gibt es eine Reihe von Gründen, warum sie möglicherweise nicht geeignet sind, um das Hochskalieren in industriellen Prozessen vorherzusagen.
- Eingeschränkte Skalierbarkeit: Die meisten Softwareprogramme sind nicht darauf ausgelegt, große industrielle Operationen zu bewältigen; sie eignen sich eher für kleine bis mittelgroße Aufgaben. Für viele industrielle Anwendungen kann das Hochskalieren der Problemgröße schnell rechnerisch teuer und zeitaufwändig werden.
- Mangel an industriespezifischen Werkzeugen: Trotz der Tatsache, dass es Allzweck-Tools für Datenanalyse, Modellierung und Simulation gibt, verfügt es möglicherweise nicht über die präzisen Modelle und Techniken, die erforderlich sind, um das Hochskalieren in industriellen Prozessen vorherzusagen, wie z. B. solche, die mit dem Entwurf von Anlagen, Sicherheitsanalysen und Prozessoptimierung verbunden sind.
- Eingeschränkte Softwareintegration: Industrieprozesse erfordern häufig eine Vielzahl von Softwaretools und -plattformen, und nicht alle arbeiten perfekt mit den bereits in der Branche verwendeten Programmen und Systemen zusammen. Dies kann den Modellierungs- und Simulationsprozess ineffizient machen und es schwierig machen, das Hochskalieren genau vorherzusagen.
- Unzureichende Unterstützung für paralleles Rechnen: Eine einzelne Maschine kann möglicherweise nicht die enormen Mengen an Rechenleistung bewältigen, die für viele industrielle Prozesse erforderlich sind. Eine gewisse Fähigkeit zum parallelen Rechnen könnte nicht ausreichen, um den Anforderungen von Simulationen im industriellen Maßstab gerecht zu werden.