明斯基的显微镜

有一些东西在英国比海滨码头浪漫约会,他轻轻地生锈的结构曾经的操场城市质量。对一些人来说,一个关键的吸引力是西洋景。通过小光圈,一个是诱人的新世界的禁止运输的可能性。但窥孔不是一个简单的游戏。他们帮助我们看到无形的,尤其是在共焦显微镜。

共焦显微镜的发明者,马文•明斯基,他不幸死于1月,出生在纽约。他的父亲是一个眼科医生在西奈山医院工作,而他的母亲是一位活动家的犹太社区,强烈要求建立一个犹太国家在中东地区。因此明斯基在家庭长大,鼓励科学基础知识和开放的讨论和论证。当他长大,他和他的父亲收藏的镜头和其他光学仪器。我将它们分开,他会悄悄把它们在一起,“他曾经回忆。

体现对科学和数学的热情,他的父母送他一段时间的道德文化Fieldston学校,同样的进步的私人机构罗伯特·奥本海默已经毕业,然后在马萨诸塞州寄宿学校。服兵役后,他去哈佛大学学习数学,他在行使他的好奇心也在神经生理学课程,心理学,神经解剖学和物理。他还喜欢弹钢琴(他几乎在一个专业水平),从J S巴赫赋格曲即兴创作灵感和经典。最终他故意强迫自己远离音乐去关注科学,虽然他一直在他办公室的键盘在一个角落里,他的大部分职业生涯。

从哈佛毕业后,他去了普林斯顿大学博士学位,他专注于数学生物学。大脑的运作吸引他,他写了关于神经元是如何联系在一起“connectionistic学习机器”。他的作品获得初级哈佛大学奖学金,给了他一个小预算探索几乎任何问题他想要的。到那时,他已经决定,数学和生物。遗传他拒绝不够深。正是学习的神秘和智慧使他着迷。

他开始努力思考人们如何探索细胞在大脑中是如何连接的。这是一个严峻的问题——细胞的密度和纠缠是令人难以置信的,虽然可以单个细胞使用高尔基染色法染色,一旦你彩色不止一个它无法看到任何一个正常的显微镜。问题是这样的:如果你照亮你的常规样品,你可能把显微镜集中在一个特定的位置但上下所有的细胞会散射光线;这光将收集的目的和图像模糊的不可救药。

哈佛大学高级研究员,爱德华·珀塞尔(NMR)的发现者之一发现明斯基莱曼实验室的地下室,在那里他获得了附近的机械工厂,大量的旧的光学仪器。明斯基突然想到,或许可以解决这个问题如果有一种阻止散射光进入目标放在第一位。而不是照亮整个样本,他只会专注光到一个点,然后收集光显微镜在另一边。图像将会建立逐点通过光栅,和唯一的光收集来自一个平面。这项技术将由荷兰物理学家称为“共焦显微镜”弗雷德Brakenhoff在1970年代末。

这种想法导致明斯基一个简单优雅的对称设计。光线通过针孔,然后镜头照亮一个点的样本。第二个镜头将收集光线并重点通过另一个针孔,光电倍增管记录强度。

看起来简单的原则上——明斯基很高兴与数学的严谨性和可预测性光学。但建筑设备要求他掌握车床、刀具的使用。针孔也意味着图像非常模糊,然后他试着碳和锆弧来提高他的结果。面对光的位置移动和移动之间的选择的样本,明斯基犹豫了。肯定将光子会更容易吗?所需的精密移动镜子太多,所以他安装样品他所说的一对垂直电子音叉的振动样品来回。系统工作和可怕的图像出现在屏幕上。

但是没有人留下了深刻印象。它是缓慢的,繁琐,几秒钟后图像褪色了。尝试数字化数据失败,内存价格过于昂贵。1957年,明斯基的姐夫——专利律师说服他专利设备,他搬到更难的事情。它是如此令人兴奋的不能够做点什么,”他后来评论新的喜悦。明斯基将继续成为人工智能的一个领导人,并建议斯坦利·库布里克和阿瑟·C克拉克《2001:太空奥德赛》,人物维克多•卡明斯基是他的名字命名。

事实是,他的显微镜是未来30年的时间。在随后的数十年中,荧光抗体的使用允许生命科学家标签更加微妙的细胞内结构,但模糊的同样的问题困扰他们的努力结果。所以当1979年,Brakenhoff展示了清晰的荧光图像的逐点使用激光共焦技术,比赛开始开发一种技术,样品仍然举行,但搬光。今天,共焦显微镜主导世界的细胞成像,允许三维,多色,甚至时间分辨的图像。由于一些聪明的技巧,解决目前远低于阿贝波长极限。

牛顿曾经有句名言:如果他看见,这是站在巨人的肩膀上。明斯基,顽皮地或许只是从几个小孔。

安德里亚·萨拉英国伦敦大学学院教化学