ИИ нашёл самые продуктивные клетки водорослей для производства топлива

Исследователи создали систему машинного обучения, способную в режиме реального времени определять, какие именно клетки в культуре микроводорослей производят наибольшее количество липидов — основного сырья для биотоплива. Работа, опубликованная в августе 2026 года, ускоряет отбор продуктивных клеток в тысячи раз по сравнению с ручным анализом и может кардинально снизить стоимость водорослевого биотоплива.

Водоросли как источник топлива и проблема неоднородности

Микроводоросли производят масло (липиды) значительно эффективнее сельскохозяйственных культур с гектара площади и не конкурируют с продовольственными угодьями. Однако в любой культуре клетки неоднородны: одни активно накапливают липиды, другие тратят ресурсы преимущественно на рост биомассы. Средняя продуктивность культуры определяется редкими «суперпродуктивными» клетками — если их выявить и размножить отдельно, эффективность всей культуры можно значительно повысить.

До сих пор идентификация таких клеток требовала либо флуоресцентного окрашивания (которое убивает клетку), либо длительного ручного микроскопического анализа.

Как работает система ИИ

Авторы обучили свёрточную нейронную сеть анализировать изображения живых клеток, полученные методом Рамановской микроскопии без маркировки. Рамановская спектроскопия «читает» молекулярный состав клетки по рассеянию лазерного света — позволяя определять содержание липидов без красителей и без гибели клетки.

Нейронная сеть обрабатывала изображения со скоростью нескольких тысяч клеток в секунду и присваивала каждой «балл продуктивности», после чего микрофлюидная система сортировки отправляла наиболее продуктивные клетки в отдельный канал для дальнейшего культивирования.

Ключевые результаты:

• Точность идентификации высоколипидных клеток — свыше 90% при сравнении с ручным эталонным анализом;
• Скорость сортировки — более 5000 клеток в секунду;
• Суммарная продуктивность отобранной культуры через несколько поколений превышала исходную на 40–60%.

Перспективы для биотопливной промышленности

Читайте также по теме: генетической реакции микроводорослей на потепление.

Высокая стоимость водорослевого биотоплива сегодня определяется в первую очередь затратами на культивирование и переработку, а не на сырьё. Повышение средней продуктивности культуры на 40–60% напрямую снижает эти затраты. Авторы также указывают, что метод применим не только к биотопливу, но и к производству астаксантина, омега-3 кислот и других высокоценных продуктов из водорослей.