大连理工大学机器人与智能系统研究院研究成果入选《研究》2024年度最佳论文奖

近日，由中国科学技术协会与美国科学促进会（AAAS）联合创办的国际权威期刊《研究》（Research）公布了2024年度优秀论文名单。我校机器人与智能系统研究院潘鹏教授团队的论文《基于机器人旋转与AI三维重建的微尺度秀丽隐杆线虫高分辨率成像与形态表型分析研究》（High-Resolution Imaging and Morphological Phenotyping ofC.elegans through Stable Robotic Sample Rotation and Artificial Intelligence-Based 3-Dimensional Reconstruction）从数百篇候选成果中脱颖而出，荣获2024年度最佳论文奖（Best Paper Award）。该研究成果将于美国《科学》（Science）杂志官网首页重点展示。

秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）是生命科学领域应用最广泛的模式生物之一，其基因与人类的同源性高达60%–80%。虽然体型微小、结构简洁，但线虫具备完整的神经系统和多种器官，在疾病机制揭示、基因功能解析及药物筛选等研究中发挥着关键作用。然而，传统显微成像技术在用于线虫形态表征时仍面临两大挑战：一是难以实现跨发育阶段、跨个体的不规则三维形貌高精度表征；二是在对其内部神经系统进行荧光成像时，较远区域荧光信号易衰减，导致成像分辨率下降等。

针对上述挑战，潘鹏团队构建了一套融合机器人技术与微流控技术的微纳操控机器人平台，实现了跨发育周期线虫样本的非接触式、稳定且均匀旋转操控，突破了多角度下的高分辨率明场与荧光成像难题；团队进一步将机器学习算法引入图像数据分析，实现了线虫的高精度三维重建与形态定量分析。该方法适用于线虫从胚胎期至成虫期的各个发育阶段，重建模型在多视角重投影中的一致性精度超过96%，为系统性的表型组学研究提供了前所未有的技术支撑。更为重要的是，依托该平台，研究团队在形态学层面首次揭示了两种与人类疾病相关基因（UNC-75 与 MBL-1）之间存在显著的交互作用，为深入解析相关疾病的分子机制提供了重要理论依据。

该工作展示了机器人与人工智能在生命科学研究中的巨大潜力，不仅让科研人员能够“看得更清晰、更全面”，也让传统的生物实验迈向自动化与智能化。此外，该研究成果具有良好的可扩展性，可推广应用于其他微型模式动物，如斑马鱼胚胎与果蝇幼虫等，为多尺度生物结构研究和智能表型学发展开辟了新的方向。

论文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0513

《研究》（Research）由中国科学技术协会与美国科学促进会（AAAS）于2018年共同创办，致力于建设具有国际影响力的世界一流综合性学术期刊。这也是美国《Science》创刊140余年来首次合作出版的国际期刊。

来源：机器人与智能系统研究院
编辑：王增强
审核：赫铭