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Press Release26. November 2020Siemens Schweiz AG
Regionaler Siemens Excellence Award: Jungforscher der HSLU gewinnen Preis für ihr Projekt zur Optimierung der optischen Mikroskopie
Für viele Studien in Medizin und Biologie untersuchen Wissenschaftler Zellproben, um deren
Verhalten zu verstehen. Zellbilder werden mit Hilfe von Mikroskopen aufgenommen und mit
Computerprogrammen bearbeitet. Diese erfordern oft einen erheblichen Anteil an manueller
Arbeit. Das ist nicht nur extrem zeitaufwändig, sondern kann die Ergebnisse auch sehr
subjektiv und schwer reproduzierbar machen. Im Rahmen ihrer Bachelorarbeit mit dem Titel
«2D Cell Segmentation in Differential Interference Contrast Microscopy with Convolutional
Neural Networks» betrachteten Timo Furrer aus Cham ZG und David Staub aus Oberarth SZ
ein wichtiges Zellabbildungsverfahren, die sogenannte DIC-Mikroskopie (Differential
Interference Contrast). Dabei handelt es sich um eine Technik der optischen Mikroskopie,
die zur Kontrastverstärkung in ungefärbten, transparenten Proben verwendet wird. Die
beiden Informatikstudenten entwickelten einen innovativen Ansatz, der auf einem Deep-Learning-Modell namens Mask R-CNN basiert, um die Konturen von Zellen und Kernen in
DIC-Bildern zu finden. Deep-Learning ist eine Technik des maschinellen Lernens, die
Computern beibringt, das zu tun, was für den Menschen selbstverständlich ist: Lernen
anhand von Beispielen. Die Technologie ist in einer Webanwendung implementiert, die lokal
oder auf Servern laufen kann, Live-Ergebnisse anzeigt, verschiedene geometrische
Eigenschaften von Zellen extrahiert und umfangreiche Exportfunktionen bietet. Kurz gesagt:
Die von den beiden Informatikstudenten entwickelte Webapplikation basiert auf künstlicher
Intelligenz (KI) und erkennt die Konturen von Zellwänden und -kernen automatisch. Dies erleichtert die oft aufwändige, manuelle Nachbearbeitung der Mikroskop-Aufnahmen
erheblich.
Mit diesem praxisnahen und zukunftsorientierten Projekt konnten die beiden Preisträger die
Jury überzeugen. Sie sind damit für den mit 10’000 Franken dotierten nationalen Siemens
Excellence Award 2021 nominiert.
Für Matthias Rebellius, Länderchef von Siemens Schweiz, nimmt die Förderung von jungen
Talenten eine wichtige Stellung ein: «Mit dem Excellence Award möchten wir junge
Menschen motivieren, sich mit wissenschaftlichen Themen zu beschäftigen, die in der Praxis
umsetzbar sind.» Bei der Bewertung der Arbeiten zählen neben der wissenschaftlichen
Leistung vor allem der Innovationsgrad, die gesellschaftliche Relevanz und die praktische
Umsetzbarkeit der Arbeit. Der Excellence Award ist Teil des Bildungsprogramms
«Generation21», mit welchem Siemens den Dialog mit dem Nachwuchs sucht und junge
Talente im Bereich Naturwissenschaft und Technik fördert. «Mit diesem Engagement
begleiten wir junge Menschen in ihrer Entwicklung und bei ihrer Ausbildung und unterstützen
sie dabei, ihre Zukunftschancen zu nutzen», so Matthias Rebellius.
Maria Husmann mit David Staub und Timo Furrer (v. l. n. r.) Foto: Ingo Hoehn
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