2020年11月月6~8日課題組通過網(wǎng)絡(luò)線上的方式舉辦全國第八屆近紅外光譜學(xué)術(shù)會(huì)議。
大會(huì)由中國儀器儀表學(xué)會(huì)近紅外光譜分會(huì)主辦,由儀器信息網(wǎng)承辦,由暨南大學(xué)、廣東藥科大學(xué)、廣東星創(chuàng)眾譜儀器有限公司、廣州訊動(dòng)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司、《分析測試學(xué)報(bào)》雜志學(xué)術(shù)協(xié)辦。開幕式由石化石油化工科學(xué)研究院教授級(jí)高工褚小立博士主持,中國儀器儀表學(xué)會(huì)張彤秘書長致辭。來自國內(nèi)外近紅外光譜相關(guān)領(lǐng)域的2000余人參加了本次會(huì)議。
會(huì)議開幕式上頒發(fā)了第三屆“陸婉珍近紅外光譜獎(jiǎng)”。該獎(jiǎng)由陸婉珍院士提議、中國儀器儀表學(xué)會(huì)近紅外光譜分會(huì)設(shè)立,并于2015年9月通過了“陸婉珍近紅外光譜獎(jiǎng)”評(píng)選方法。該獎(jiǎng)項(xiàng)每兩年評(píng)選一次,在全國近紅外光譜學(xué)術(shù)會(huì)議上頒獎(jiǎng)。中國儀器儀表學(xué)會(huì)副秘書長張建宣布獲獎(jiǎng)結(jié)果,韓東海教授獲得第三屆陸婉珍近紅外光譜貢獻(xiàn)獎(jiǎng),臧恒昌研究員和鄒小波教授獲得陸婉珍近紅外光譜科技獎(jiǎng),卞希慧博士、李敬巖博士、李文龍博士和肖雪博士獲得陸婉珍近紅外光譜青年獎(jiǎng)。
大會(huì)報(bào)告環(huán)節(jié),南開大學(xué)的邵學(xué)廣教授、上海煙草集團(tuán)北京卷煙廠有限公司的馬雁軍研究員、江蘇大學(xué)的陳斌教授、華東理工大學(xué)的杜一平教授、山東大學(xué)的臧恒昌教授、暨南大學(xué)的潘濤教授、北京郵電大學(xué)的楊輝華教授、華東理工大學(xué)的倪力軍教授、海南大學(xué)的唐榮年教授、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的韓東海教授、江蘇大學(xué)的鄒小波教授、北京化工大學(xué)的袁洪福教授、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的閔順耕教授、華東交通大學(xué)的劉燕德教授、 上海煙草集團(tuán)北京卷煙廠有限公司的馬雁軍研究院、云南中煙工業(yè)公司的王家俊高工分別做了30分鐘的大會(huì)報(bào)告。
南開大學(xué)邵學(xué)廣教授進(jìn)行了題為“溫控近紅外光譜技術(shù)及應(yīng)用研究”的報(bào)告。基于近紅外光譜的溫度效應(yīng),以水溶液或環(huán)境中的水為研究對(duì)象,測量不同溫度下的近紅外光譜,建立化學(xué)計(jì)量學(xué)方法提取定量和結(jié)構(gòu)信息,邵學(xué)廣教授對(duì)溫控近紅外光譜技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,指出CWT計(jì)算簡單,可以有效提高光譜分辨率,有助于提取物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息。同時(shí)講到溫控近紅外光譜技術(shù)在定量分析、結(jié)構(gòu)與相互作用分析、蛋白質(zhì)凝聚、LCST過程、疾病診斷等方面具有很好的應(yīng)用前景。
上海煙草集團(tuán)北京卷煙廠有限公司的馬雁軍首先介紹了近紅外光譜技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中的作用,然后針對(duì)近年來國內(nèi)外近紅外光譜定性分析標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀,制定中國人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 37969-2019《近紅外光譜定性分析通則》,其核心技術(shù)是采用基于主成分分析的SIMCA和PLS-DA方法。中國人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 37969-2019《近紅外光譜定性分析通則》于2019年8月30日國標(biāo)委正式頒布,2020年3月1日實(shí)施。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包括19個(gè)主要內(nèi)容,內(nèi)容更全面,更具有先進(jìn)性。在紡織品SIMCA法分類、基于漫反射光譜判別煙葉類型及部位、六種品牌燕麥分類等定性分析方面得到了廣泛的應(yīng)用推廣。
江蘇大學(xué)的陳斌教授作了題為“小微型NIR光譜儀現(xiàn)狀與選型時(shí)考慮的問題”的報(bào)告,首先介紹了小微型NIR光譜儀核心體積越來越小,重量越來越輕,分光原理越來越多,性能越來越好,控制系統(tǒng)越來越豐富,界面越來越友好,應(yīng)用領(lǐng)域越來越好,要求越來越高的現(xiàn)狀,然后介紹了小型NIR光譜儀選型時(shí)應(yīng)考慮性格、功能、精度、智能型、價(jià)格、應(yīng)用場景等因素,通過上面對(duì)小微型NIR近紅外光譜儀的介紹,最后,我們總結(jié)出了集成研發(fā)中的一些體會(huì),即小微型近紅外光譜儀器進(jìn)入普及階段變?yōu)楝F(xiàn)實(shí);小微型近紅外是儀器,不是“玩具”,研發(fā)耐心、靜心、忍心,需要有開放的心態(tài),協(xié)作、聯(lián)合、聯(lián)盟。
華東理工大學(xué)的杜一平教授作了題為“儀器噪聲在近紅外光譜偏最小二乘模型內(nèi)的傳播效應(yīng)”的報(bào)告。近紅外光譜具有很多有優(yōu)點(diǎn),所以應(yīng)用很廣,前景美好,但其存在吸收弱、光譜干擾嚴(yán)重和光譜共線性嚴(yán)重等很多具體問題,為了解決這些問題,許多研究人員從化學(xué)計(jì)量學(xué)的方面去尋找解決辦法,即NIR中的必備手段多元校正。從最基本的多元校正的算法原理出發(fā),發(fā)現(xiàn)了誤差,闡述和討論儀器噪聲是怎樣通過第一個(gè)隱變量的計(jì)算被引入模型中,并隨著后續(xù)隱變量不斷在模型中傳遞和累積,從而對(duì)整個(gè)建模過程產(chǎn)生影響,即多元校正中的噪聲傳遞效應(yīng)(NPE),為今后進(jìn)一步研究在建模中減少或抑制噪聲在模型內(nèi)的傳播和放大提供理論依據(jù)。
山東大學(xué)的臧恒昌教授作了題為“近紅外光譜分析技術(shù)在制藥過程中的建模難點(diǎn)與應(yīng)用綜述”的報(bào)告。指出近紅外光譜在制藥領(lǐng)域中的應(yīng)用存在三大難點(diǎn),分別是藥品的復(fù)雜性、模型質(zhì)量和藥品法規(guī)約束。通過對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的剖析,尋找影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)空間;利用過程分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測;利用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程的控制。講述了近紅外用于原輔料庫的建立,流化床混合過程的研究,流化床制粒干燥過程的研究。最后以O(shè)SCS、CS、血液制品為例說明近紅外在結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。
暨南大學(xué)的潘濤教授作了題為“近紅外光譜變量優(yōu)選的大尺度策略分析—回顧與展望”的報(bào)告。首先回顧了近年來的幾類重要算法及其應(yīng)用,詳細(xì)介紹了優(yōu)化搜索算法,指出其優(yōu)點(diǎn)是采用直觀特征參數(shù)搜索;通俗;便于程序化。其次提出了一種大尺度變量優(yōu)化策略:一次優(yōu)化EC-PLS方法兼具連續(xù)型和離散型的優(yōu)點(diǎn),三個(gè)特征參數(shù),大范圍變量篩選;二次優(yōu)化WSP-PLS方法克服等間隔搜索模式的算法局限,接近全局的變量篩選。最后結(jié)合血清尿素NIR分析,展示了EC-WPS-PLS方法的應(yīng)用效果,相信它們也可望用于其他領(lǐng)域。
云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司的王家俊高級(jí)工程師作了題為“煙草近紅外光譜分析網(wǎng)絡(luò)化及其應(yīng)用前瞻”的報(bào)告。針對(duì)配方模塊相似性、應(yīng)用多變量數(shù)據(jù)深度挖掘原料品質(zhì)特征類別問題提出了解決思路,涉及到了模型轉(zhuǎn)移與光譜標(biāo)準(zhǔn)化、校正模適應(yīng)性的數(shù)學(xué)解釋、網(wǎng)絡(luò)化云計(jì)算與自動(dòng)建模,展望了近紅外光譜+互聯(lián)網(wǎng)對(duì)原料規(guī)?;?xì)化種植、產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)和產(chǎn)品質(zhì)量維護(hù)等將會(huì)發(fā)揮了重要的輔助作用。
北京郵電大學(xué)的楊輝華教授作了題為“面向藥品監(jiān)督的近紅外光譜深度學(xué)習(xí)建模方法研究”的報(bào)告。設(shè)計(jì)了一個(gè)深度卷積網(wǎng)絡(luò)模型用于多品種、多廠商品NIRS分類,分析了網(wǎng)絡(luò)層和卷積核尺寸大小對(duì)預(yù)測性能的影響,提出了一種CNN-SVR模型,該模型可以很好地提取出樣本本身的光譜特征,具有更好的預(yù)測精度。
華東理工大學(xué)的倪力軍教授作了題為“一種無標(biāo)樣波長篩選方法建立近紅外共享模型”的報(bào)告。介紹了3種波長篩選方法,尺度不變特征變換(SIFT)方法的原理,以及基于SIFT篩選穩(wěn)定特征波長的相關(guān)知識(shí),對(duì)玉米、黃芩、煙葉樣品進(jìn)行分析比較,得出SIFTU-PLS模型及SIFTU-PLS模型優(yōu)于全波長模型。
海南大學(xué)的唐榮年教授作了題為“基于高光譜空譜特征融合的橡膠樹葉片氮素含量預(yù)測”的報(bào)告,比較6個(gè)主流模型:PCA-BPNN、PCA-PLS、PCA-LSSVM、SPA-BPNN、SPA-PLS和SPA-LSSVM,得出SPA-LSSVM模型最佳,介紹了常見的選點(diǎn)方式是人工選點(diǎn),利用從“點(diǎn)”到“面”再到“空間”的高光譜成像技術(shù)提供了豐富的數(shù)據(jù)信息,其數(shù)據(jù)立方體同時(shí)包含了二維空間圖像數(shù)據(jù)和光譜數(shù)據(jù),進(jìn)行了高光譜“面”問題、區(qū)域分解、特征融合、空譜融合的分析。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的韓東海教授作了題為“果實(shí)近紅外檢測五點(diǎn)思考”的報(bào)告。首先從光譜的采集原則方面來看,要選擇鹵素光源與檢測器合適的組合位置;在物料匹配時(shí)要充分考慮物料的光物性和檢測指標(biāo);光源以大功率短時(shí)間為準(zhǔn)。以蘋果內(nèi)部病變?yōu)槔f明了定性分析內(nèi)部病變宜用能量光譜判別。而對(duì)于果蔬的局部現(xiàn)象檢測更需要開發(fā)新方法進(jìn)行突破,并給出了兩種研究思路,近紅外透射圖像法和OCT技術(shù)。根據(jù)MLR模型共享和PLS通用模型案例說明了模型共享的因緣。最后說明了不同的樣品需要采用實(shí)時(shí)調(diào)控體系來得到理想光譜。
江蘇大學(xué)的鄒小波教授作了題為“近紅外光譜圖像及其在食品質(zhì)量與安全檢測中的應(yīng)用”的報(bào)告。首先介紹了NIR技術(shù)適用于食品、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全無損檢測與評(píng)價(jià)。鄒教授堅(jiān)決以強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)為己任,從水果光傳輸特性、光譜探測器波長校正方法、光譜特征選擇新方法等方面開展NIR果蔬質(zhì)量安全檢測助推鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略,并研發(fā)出便攜式水果糖度無損檢測儀、手持式水果品質(zhì)無損檢測儀等儀器。同時(shí)以香醋、白酒釀造、夏秋茶等傳統(tǒng)食品為例說明NIR可以提升傳統(tǒng)食品產(chǎn)業(yè)智能化水平。最后還提出多技術(shù)融合的研究展望。
北京化工大學(xué)的袁洪福教授作了題為“近紅外化學(xué)圖像融合深度學(xué)習(xí)的分類方法與應(yīng)用”的報(bào)告。以山羊絨與絲光棉為例,提出了近紅外化學(xué)圖像融合深度學(xué)習(xí)的光譜分類與識(shí)別方法,使其總體預(yù)測正確率明顯提高。使用“動(dòng)態(tài)”光譜結(jié)合二維相關(guān)分析,構(gòu)造一種化學(xué)圖像,擴(kuò)大樣品差異信息。并將二維數(shù)據(jù)的圖像分類方法用于一維數(shù)據(jù)的光譜分類與識(shí)別,為光譜分析開辟了新途徑。使用遷移學(xué)習(xí)方法,有效地解決了紅外光譜分析使用的小樣本不能訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的問題,成功地將先進(jìn)人工智能識(shí)別技術(shù)用于解決化學(xué)分類問題。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的閔順耕教授作了題為“近紅外多元校正模型建模流程規(guī)范化研究”的報(bào)告。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T29858與建模流程規(guī)范的基礎(chǔ)上提出了多元校正定量模型建模流程的優(yōu)化。首先要在預(yù)處理和異常值處理之前要先確定算法,采用全交叉驗(yàn)證試建模型。然后確定模型的參數(shù),在選擇校正集和預(yù)測集時(shí)要進(jìn)行模型驗(yàn)證得到最后的可行性模型。最后對(duì)模型性能進(jìn)行評(píng)價(jià),提出了同天不同人,同人不同天的重復(fù)性來增加模型的準(zhǔn)確性,實(shí)現(xiàn)了建模的重復(fù)性。避免因?yàn)椴捎貌煌鞒虒?dǎo)致不同人建立模型差異顯著,為標(biāo)準(zhǔn)建模提供了參考。
華東交通大學(xué)的劉燕德教授作了題為“果蔬光特性無損檢測技術(shù)與裝備”的報(bào)告。從果蔬分級(jí)自動(dòng)化、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單化、規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化和管理計(jì)算機(jī)化四方面介紹了果蔬采后處理高新技術(shù)。從紫外可見光的柑橘損傷果檢測、X射線的西瓜空洞檢測、可見光的菠蘿成熟度判別等11個(gè)方法對(duì)果蔬品質(zhì)無損檢測進(jìn)行闡述。并介紹了一些國內(nèi)外的近紅外光譜在線分選設(shè)備以及主要便攜式水果品質(zhì)檢測儀。著重介紹了華東交通大學(xué)研制的手持式糖度檢測儀以及其團(tuán)隊(duì)的應(yīng)用推廣情況。最后對(duì)果業(yè)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代、發(fā)展的趨勢和數(shù)字果園做了展望。
此外,20分鐘的大會(huì)報(bào)告也很精彩,陳孝敬、畢一鳴、卞希慧、云永歡、羅海峰、鄭開逸、朱瑩、顏輝、陳華舟、李跑、吳靜珠、李鴻強(qiáng)、劉文、黃玉萍、孫旭東、田喜、王明明、鄭一航、李志剛、楊林、張靜、孫菁、李文龍、李頁瑞、王學(xué)重、楊敏、施小文、蘭樹明、畢一鳴、盧坤俊、張皋、王東、周學(xué)秋、張良曉、劉鴻飛、陳為洪、馬玉涵等人從算法、農(nóng)業(yè)與食品、疾病篩查、制藥、環(huán)境、紡織、儀器等方面分別介紹了各自的研究進(jìn)展。
算法方面,變量選擇和模型融合方法是本次會(huì)議的熱點(diǎn)。溫州大學(xué)的陳孝敬教授作了題為“Application of consensus algorithm in near infrared spectroscopy calibration model”的報(bào)告,介紹了多種共識(shí)模型在近紅外光譜建模中的應(yīng)用,包括共識(shí)-SPA-MLR方法、共識(shí)間隔偏最小二乘方法。浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司的畢一鳴工程師提出了一種不使用參考值信息的變量選擇方法,對(duì)目前已有的變量選擇方法進(jìn)行了回顧,指出現(xiàn)有建模方法的局限性并提出了一直不使用參考值信息的變量選擇方法。卞?;鄹苯淌谑紫冉榻B了實(shí)驗(yàn)室研究的群體智能優(yōu)化算法,包括布谷鳥搜索、蝙蝠算法、螢火蟲算法、灰狼算法、鯨魚算法等;然后介紹了實(shí)驗(yàn)室在集成領(lǐng)域的研究工作,包括集成建模、集成奇異樣本選擇以及集成預(yù)處理方法,尤其是最近在智能實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的選擇集成預(yù)處理方法,得到了廣泛關(guān)注。海南大學(xué)的云永歡副研究院作了題為“基于聯(lián)用策略的變量選擇方法及其在羅非魚片新鮮度檢測研究”的報(bào)告,基于集群分析的思想,研究四大化學(xué)建?;締栴}:預(yù)處理、模型評(píng)價(jià)、變量選擇、模型應(yīng)用域,近紅外光譜的變量選擇方法通過四大要素分類,分別通過初始化變量、建模方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)、選擇策略進(jìn)行分類選擇聯(lián)用策略在羅非魚新鮮度近紅外檢測中的應(yīng)用,通過凱氏定氮法做化學(xué)值的測定,利用便攜式近紅外光譜波段進(jìn)行檢測,經(jīng)過奇異值檢測、光譜預(yù)處理后,三步法聯(lián)用策略效果好于兩步法和其他方法。江蘇大學(xué)的鄭開逸副研究員作了題為“近紅外光譜模型轉(zhuǎn)移算法的優(yōu)化研究”的報(bào)告,介紹了Double CARS算法,講解了模型轉(zhuǎn)移中轉(zhuǎn)移集的優(yōu)化,基于ER方法、集成樣本選擇方法,得出結(jié)論在模型轉(zhuǎn)移中,通過對(duì)主光譜和從光譜同時(shí)進(jìn)行變量選擇,可以找到最優(yōu)變量組合,進(jìn)而降低誤差。
應(yīng)用方面,農(nóng)業(yè)與食品領(lǐng)域的報(bào)告最多。新加坡南洋理工大學(xué)朱瑩教授介紹了基于有限混合模型及FTIR光譜的不同產(chǎn)地靈芝的鑒別。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所的張良曉研究員探究了基于近紅外光譜的油菜籽中脂肪酸的快速檢測和食用植物油多元摻偽鑒別,提出單類分類新算法,創(chuàng)建食用油保真鑒別技術(shù),對(duì)油料品質(zhì)多參數(shù)分析儀進(jìn)行展望,實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化、小型化、智能化。桂林理工大學(xué)的陳華舟教授作了題為“魚粉質(zhì)量檢測中的應(yīng)用”的報(bào)告,使用了差分進(jìn)化(DE)算法,iPLS-DE算法,對(duì)光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理,結(jié)果顯示iPLS優(yōu)選子波段的模型預(yù)測效果優(yōu)于全譜PLS模型。北京工商大學(xué)的吳靜珠副教授設(shè)計(jì)了THz-RIM實(shí)驗(yàn),經(jīng)過THz光譜圖像預(yù)處理的數(shù)據(jù)分析,指出THz-TDS成像反射技術(shù)結(jié)合極限學(xué)習(xí)方法在單粒種子質(zhì)量快速、無損粗篩領(lǐng)域有著光明的應(yīng)用前景。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的李鴻強(qiáng)副教授作了題為“基于高光譜的馬鈴薯微型種薯分類檢測”的報(bào)告,采用標(biāo)準(zhǔn)化+Savitzky-Golay平滑+一階導(dǎo)數(shù)處理的方法,分析8種馬鈴薯微型種屬的分類可行性,得到種薯分類達(dá)到很高的正確識(shí)別率。南京林業(yè)大學(xué)的黃玉萍副教授題為“空間分辨光譜和可見/近紅外光譜的番茄成熟度判別分析”的報(bào)告,介紹了多通道高光譜成像系統(tǒng),VIS/NIR光譜系統(tǒng),空間分辨光譜法,講述了SR光譜在基于番茄內(nèi)部顏色的成熟度評(píng)價(jià)中具有優(yōu)勢。華東交通大學(xué)的孫旭東副教授提到NIRS采期預(yù)測助果體質(zhì),在采用前優(yōu)質(zhì)率60%,采用后優(yōu)質(zhì)率90%,在NIRS采期預(yù)測關(guān)鍵問題中涉及到吸光度校正技術(shù)(Y軸校正技術(shù)),分別從電量和環(huán)境光進(jìn)行校正。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的李跑副教授提出了柑橘無損檢測的難點(diǎn),利用有監(jiān)督的模式識(shí)別PCA-FLD, PCA-FLD+多維數(shù)據(jù)組合/融合,組合預(yù)處理+PCA等方法進(jìn)行分析,提出了“橙臉識(shí)別技術(shù)”,通過近紅外傳感器識(shí)別科技。珀金埃爾默企業(yè)管理有限公司技術(shù)支持經(jīng)理羅海峰介紹目前光譜技術(shù)在白酒行業(yè)的應(yīng)用有定性分析(指紋法)和定量分析,可以提前預(yù)測可能的造假/失誤/反常的糧食原料及酒制品,使用近紅外定量分析來檢測原糧,酒中間體以及成品的營養(yǎng)組成。四川威爾檢測技術(shù)股份有限公司的鄭一航為探討光柵型與傅里葉變換近紅外分析儀之間模型傳遞的應(yīng)用效果,選取國產(chǎn)魚粉為近紅外光譜樣本,以FOSSDS2500F型近紅外分析儀為源儀器, 以Bruker MPA型近紅外分析儀為目標(biāo)儀器,采用PDS方法實(shí)現(xiàn)模型傳遞,研究不同型號(hào)不同工作原理的儀器之間實(shí)現(xiàn)模型共享的可行性。旨在為飼料生產(chǎn)企業(yè)近紅外儀器升級(jí)換代提供預(yù)測模型傳遞方法依據(jù),降低近紅外分析儀的運(yùn)行成本,提高模型使用效率。湘潭大學(xué)的劉文做了基于太赫茲頻段介電譜鑒別蜂蜜中摻入果葡萄糖漿的可行性分析,通過解決靈敏度、水分干擾、數(shù)據(jù)分析優(yōu)化得出在0.5-1.5THz頻段下的太赫茲吸收系數(shù)譜結(jié)合LS-SVM-DA模型能夠?qū)Σ煌贩N的蜂蜜進(jìn)行判別,且判別結(jié)果較優(yōu)。
在疾病篩查領(lǐng)域,東北大學(xué)的李志剛博士利用FTIR-ATR光譜技術(shù),通過對(duì)血糖、甘油三酯、膽固醇的分析來進(jìn)行糖尿病和心血管疾病的篩查,對(duì)導(dǎo)數(shù)光譜的獲取與集成建模進(jìn)行了介紹。德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院的楊林博士報(bào)告題目為:《基于超快激光與單光子計(jì)數(shù)技術(shù)的近紅外光譜探測深層腦區(qū)血氧量的研究》,報(bào)告介紹到,近紅外光譜技術(shù)具有攜帶方便,選擇性好,非滲透性,強(qiáng)穿透性(約3-4 cm),高時(shí)間分辨率(約100 ms)等優(yōu)點(diǎn),因此可用于腦部神經(jīng)活動(dòng)監(jiān)測和疾病創(chuàng)傷診斷。暨南大學(xué)張靜博士基于PLS-DA方法,探討了Vis-NIR光譜分析方法用于血清乳腺癌樣品判別分析的可行性,等間隔組合的波長篩選方法可用于提高血清乳腺癌篩查判別模型的效果,采用模型融合的分析評(píng)價(jià)方法,可取得良好的補(bǔ)償效果,張靜博士提出的方法框架對(duì)于血液定性分析方法的發(fā)展具有重要意義。
在制藥領(lǐng)域,青海省青藏高原特色生物資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的孫菁研究員介紹了藏醫(yī)藥學(xué)是我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的重要組成部分,指出了目前開展工作是:藏藥資源品質(zhì)紅外光譜分析與鑒別,例舉了許多研究工作實(shí)例,簡化了藥材品質(zhì)檢測工作,實(shí)現(xiàn)了藥材質(zhì)量大批量快速預(yù)測與評(píng)價(jià)。天津中醫(yī)藥大學(xué)李文龍副研究員提出基于近紅外光譜的多變量統(tǒng)計(jì)過程控制(MSPC),經(jīng)過主成分分析(PCA)以后,原始的數(shù)據(jù)可以用兩部分描述,一個(gè)是Hotelling T2統(tǒng)計(jì)量,另一個(gè)是DModx統(tǒng)計(jì)量,應(yīng)用實(shí)例有復(fù)方阿膠漿堿沉工藝、痰熱清注射液配液工藝、銀杏提取物柱層析過程工藝和流化床制粒過程工藝。浙江大學(xué)的李頁瑞調(diào)研了在中藥行業(yè),包括紅日藥業(yè)、天力士控制集團(tuán)、太極集團(tuán)、菏澤步長等等企業(yè)在應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)的情況,既做了關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量檢測和在線檢測,也做了原料中間品的快速質(zhì)量檢測模型建立,提升質(zhì)量控制效率。 寧夏瑞泰科技股份有限公司的陳為洪檢測員介紹了近紅外在瑞泰的發(fā)展現(xiàn)狀,應(yīng)用范圍有農(nóng)藥成品、農(nóng)藥中間體、環(huán)境檢測,在線近紅外用于吡蟲啉原藥生產(chǎn)過程檢測減少了樣品取樣、送樣、分析等人工成本,減少了物料排放處理的損失,提升了人員職業(yè)健康和環(huán)境保護(hù)。安徽科技學(xué)院的馬玉涵介紹了靈芝及其藥用成分,利用發(fā)酵菌絲體作為原材料,用于藥劑、保健品開發(fā),也是靈芝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向,分析靈芝菌絲體多糖的中紅外光譜和近紅外光譜,判斷出靈芝多糖NIR的特征峰位,最后介紹了紅外光譜在靈芝子實(shí)體三萜中的應(yīng)用和在靈芝菌絲體三萜中的應(yīng)用。
在環(huán)境方面,西安建筑科技大學(xué)的楊敏工程師介紹了礦物的近紅外光譜現(xiàn)狀和研究意義,通過選擇典型區(qū)(約127 km2)進(jìn)行無人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)獲取,得到高光譜反射率圖像,通過地面土壤采樣,進(jìn)行室內(nèi)光譜測量,建立光譜-重金屬含量模型,最終實(shí)現(xiàn)高光譜重金屬含量預(yù)測,進(jìn)而檢測土壤重金屬污染情況。暨南大學(xué)的施小文指出土壤中重金屬含量超標(biāo),會(huì)導(dǎo)致土壤及農(nóng)產(chǎn)品中有害物質(zhì)增加,危機(jī)人類健康,常規(guī)的檢測方法成本昂貴、耗時(shí)、專業(yè)性強(qiáng),不適用于大規(guī)模土壤檢測,而近紅外光譜具有可直接測量樣品、快速簡單、可多指標(biāo)同時(shí)分析等優(yōu)點(diǎn),可用于土壤中重金屬分析。
在紡織行業(yè)領(lǐng)域,北京服裝學(xué)院的李文霞教授作了題為“基于CNN與譜庫法的廢舊紡織品在線NIR高效識(shí)別與自動(dòng)分選技術(shù)研究”的報(bào)告,基于自主研制的“NIR分選裝置”,井將深度學(xué)習(xí)的CNN(卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))和檢索譜庫法率先引入紡織品的在線識(shí)別與自動(dòng)分選中,建立了常見12種類廢舊紡織品的在線NIR定性識(shí)別模型與檢索譜庫。將模型和譜庫導(dǎo)入“分選裝置”的紡織品主控程序中,可實(shí)現(xiàn)對(duì)常見廢舊紡織品的在線高效識(shí)別與自動(dòng)分選,為廢舊紡織品的高效、高值化回收利用提供新的分揀技術(shù)。江蘇科技大學(xué)的顏輝作了題為“近紅外光譜在現(xiàn)代蠶桑業(yè)中的應(yīng)用初探”的報(bào)告,介紹了蠶桑行業(yè)背景,講述了桑葉品質(zhì)的NIR檢測,NIR光譜檢測干蠶蛹含油率以及蠶繭解舒率的近紅外光譜分析,初步驗(yàn)證NIR檢測三個(gè)物料的可行性。
在火炸藥領(lǐng)域,西安近代化學(xué)研究所的張皋研究員介紹了火炸藥基礎(chǔ)知識(shí),炸藥按組成成分、炸藥用途、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類,近紅外技術(shù)在火炸藥中的應(yīng)用有:NC生產(chǎn)過程硝硫混酸檢測、NC氮含量及水分含量的近紅外光譜檢測技術(shù)、HMX晶型純度精制過程的近紅外光譜檢測技術(shù),并且對(duì)“十四五”近紅外技術(shù)進(jìn)行研究及應(yīng)用工作展望。
在儀器研發(fā)方面,無錫迅杰光遠(yuǎn)科技有限公司的蘭樹明技術(shù)總監(jiān)介紹了IAS-S650多通道近紅外光譜儀開發(fā)及應(yīng)用,ISA-Online S100在線近紅外光譜分析儀等儀器,提到ISA-LAB數(shù)據(jù)分析平臺(tái),詳細(xì)的介紹了其特點(diǎn)。海洋光學(xué)亞洲公司的盧坤俊應(yīng)用工程師淺談了近紅外光譜儀的選擇因素,提及到了近紅外技術(shù)在化工業(yè)、煙草業(yè)、測定汽油辛烷值、水果分選等領(lǐng)域的應(yīng)用。布魯克(北京)科技有限公司的王東是近紅外中國區(qū)經(jīng)理/高級(jí)應(yīng)用專家,他介紹了ISO/IDF近紅外乳制品檢測國家標(biāo)準(zhǔn),講述了乳制品生產(chǎn)的各種類型,分析了近紅外在乳品分析領(lǐng)域的應(yīng)用。賽默飛世爾(中國)科技有限公司的周學(xué)秋近紅外應(yīng)用經(jīng)理介紹了傅里葉變換近紅外光譜定量分析的誤差來源解析,分析了影響近紅外定量分析和定性分析準(zhǔn)確度的影響因素。奧譜天成(廈門)光電有限公司的劉鴻飛高級(jí)工程師講述了微型紅外光譜儀的原理、光纖光譜儀的組成結(jié)構(gòu)、核心組件及其作用、主要性能指標(biāo)、三個(gè)分辨率概念等內(nèi)容,對(duì)奧譜天成的紅外光纖光譜儀進(jìn)行了介紹。晶格碼(青島)智能科技有限公司的董事長王學(xué)重利用在線過程分析技術(shù)(PAT)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶過程的在線檢測和閉環(huán)控制,用在線紫外光譜儀ATR UV實(shí)時(shí)測量溶液過飽和度,以阿司匹林-乙醇為例,說明溫度會(huì)影響紫外光譜吸收峰值,所以建模時(shí)考慮溫度的影響。丹麥福斯分析儀器的趙武善介紹了福斯近紅外技術(shù)進(jìn)展:NIRsystem II 到XDS到InfraXact ,FOSS NIR DS2500 吸收并利用福斯過往優(yōu)秀技術(shù)于一身的儀器,一項(xiàng)既面向企業(yè)又適合研究的近紅外光譜技術(shù),介紹了DS2500的工廠標(biāo)準(zhǔn)化和FOSSAssure 儀器監(jiān)控報(bào)告。
除了上述專家的報(bào)告,大會(huì)還篩選了19名研究生作了口頭報(bào)告。愛爾蘭都柏林大學(xué)的徐君麗利用傅里葉光譜技術(shù)來預(yù)測細(xì)胞黏附在生物材料表面的情況,利用光譜技術(shù)揭示細(xì)胞與生物材料表面相互作用機(jī)制,結(jié)果發(fā)現(xiàn)用濕光譜的預(yù)測效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于干燥光譜,即使生物材料表面是存在碳氧雙鍵的,但如果這個(gè)碳氧雙鍵與水分子之間有很強(qiáng)的相互作用,那它也是不利于細(xì)胞的粘附的。德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院的楊林作了題為“基于超快激光與單光子計(jì)數(shù)技術(shù)的近紅外光譜探測深層腦區(qū)血氧量的研究”在大多數(shù)情況下,兩層吸收系數(shù)與標(biāo)稱值的偏差都小于3%,與標(biāo)稱值的偏差隨著層間非均質(zhì)性的增加而增大。名古屋大學(xué)的馬特通過木材無損檢測高光譜成像技術(shù)研究成果的強(qiáng)度和吸水性能分析,得出自由水的變化對(duì)材質(zhì)本身沒什么影響,結(jié)合水的變化導(dǎo)致木材膨脹或者收縮。名古屋大學(xué)的王晗介紹了太赫茲的優(yōu)勢,有XRD測定、NIR光譜測定、THz光譜測定,NIR和THz均可用于評(píng)估,測量纖維素及木材的結(jié)晶度,指出關(guān)于纖維素結(jié)晶的研究目前是X射線和共振為主,而結(jié)合2THz附近反應(yīng)纖維素結(jié)晶型的研究結(jié)果,太赫茲光譜較好的代替這些方法。南開大學(xué)的韓麗提到了建立溫度校正法,她們的工作是溫控近紅外光譜,指出了利用三級(jí)MSCA對(duì)在多種擾動(dòng)下水溶液的進(jìn)行定量和結(jié)構(gòu)分析,建立的三級(jí)模型分別檢測了PH、濃度和溫度引起的光譜變化,進(jìn)一步證明了水作為分析水體系的探針過的可行性。南開大學(xué)的孫巖使用PCA提取了R2/wt水合水的光譜特征,得到了水和水主要是由形成1-2個(gè)氫鍵的水結(jié)構(gòu)組成,為分析水機(jī)構(gòu)變化和研究水在生物體系中的作用提供了一種分析方法。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的田喜介紹了糖果在線檢測,從基于光譜區(qū)間聯(lián)合的蘋果糖度檢測譜區(qū)優(yōu)選和基于信號(hào)閾值的蘋果糖度檢測光譜優(yōu)選講述,對(duì)番茄糖度和成熟度、蘋果內(nèi)部霉心病,進(jìn)行了在線檢測,指出水果內(nèi)部病害具有食品安全隱患,具有檢測的必要性。山東大學(xué)的高樂樂提到水可以作為一個(gè)探針來了解中藥提取過程的近紅外光譜,近紅外光譜可以為中藥的提取過程提供有效的質(zhì)量監(jiān)控,而水則是了解和可視化整個(gè)中藥提取過程的有效途徑,需要進(jìn)一步的研究來證明該方法的實(shí)用性。中國科學(xué)院的李佩佩介紹到獐牙菜苦苷及龍膽苦苷利用MIR建模效果最好;獐牙菜苷利用NIR建模效果最好;鑒于NIR快捷、便攜、在過程分析中使用廠泛的特點(diǎn),且3種化合物利用NIR建模時(shí)模型效果較好,因此推薦使用NIR光譜建模以快速高效判別川西獐牙菜中3種化合物的含量。暨南大學(xué)的李佳琪基于單波長吸收度服從正態(tài)分布和概率獨(dú)立性假設(shè),并結(jié)合等間隔組合的波長選擇方法,提出一種簡便的Bayes光譜多分類判別方法,應(yīng)用于葡萄酒品牌的5分類判別分析,結(jié)果明顯優(yōu)于經(jīng)典歐式距離法,該方法對(duì)于規(guī)范酒類市場,促進(jìn)食品安全具有重要意義。江蘇大學(xué)的王明明作了題為“表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)的蘋果優(yōu)勢腐敗菌快速判別研究”的報(bào)告,指出制備的帶正電荷的Au NRs通過靜電吸附與腐敗真菌結(jié)合,從而增強(qiáng)了菌的拉曼信號(hào),采用光譜變量提取結(jié)合LDA、KNN、BPANN和SVM模式識(shí)別方法建立了蘋果五種優(yōu)勢腐敗真菌的判別模型。天津工業(yè)大學(xué)的武新燕、胡曉云、王愷怡分享了她們的研究進(jìn)展。武新燕講述了灰狼算法,其特點(diǎn)是運(yùn)行速度快,參數(shù)設(shè)置少,通過包圍獵物、追捕獵物、攻擊獵物,建立了GWO數(shù)學(xué)模型和算法,狼群性能隨迭代次數(shù)的變化、狼群數(shù)量優(yōu)化、得到GWO-PLS預(yù)測精度高;胡曉云分析了近紅外光譜分析技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),介紹了螢火蟲算法和其變量選擇過程,通過ELM參數(shù)優(yōu)化、波段數(shù)、FA參數(shù)優(yōu)化來進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,指出FA-ELM方法用來定量分析復(fù)雜樣品,經(jīng)過FA變量選擇可以提高近紅外光譜ELM定量分析的預(yù)測精度;王愷怡介紹了近紅外光譜維數(shù)災(zāi)難問題和最小絕對(duì)收縮與選擇算法(LASSO),以及極限學(xué)習(xí)機(jī)(ELM),并對(duì)LASSO算法原理進(jìn)行講述,通過對(duì)血液血紅蛋白、煙葉尼古丁分析,發(fā)現(xiàn)MC-LASSO-ELM方法較其他方法好。中國科學(xué)院西北高原生物研究所李朵建立全緣葉綠絨蒿中總黃酮含量的近紅外定量檢測模型,達(dá)到快速、準(zhǔn)確檢測全緣葉綠絨蒿中活性成分含量的目的。北京中醫(yī)藥大學(xué)的曾敬其介紹了NIR在線監(jiān)測在制藥過程中的應(yīng)用,研究了黃柏中小檗堿含量NIR在線監(jiān)測,沸騰時(shí)間NIR在線監(jiān)測MBSD模型,指出在線NIR光譜傳感器是中藥智能制造數(shù)字化的客觀需求。中國科學(xué)院的萬順寬基于便攜式近紅外光譜對(duì)無水柴油凝點(diǎn)進(jìn)行研究,使用數(shù)字微鏡(DMD)的NIR光譜儀,根據(jù)偏最小二乘建立模型,采集溫度并且對(duì)溫度進(jìn)行修正,得出溫度修正后模型的相關(guān)系數(shù)提高,殘差降低。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)的鄭文瑞介紹本研究探究將皖南土壤AP預(yù)測模型遷移用于皖北地區(qū)?;赥CA光譜變換可將皖南土壤AP預(yù)測模型用于皖北,提高皖北土壤AP預(yù)測準(zhǔn)確性。該遷移方法的實(shí)現(xiàn),為建立更多地區(qū)土壤AP預(yù)測模型提供了新思路,能提高大面積預(yù)測土壤AP含量的準(zhǔn)確性井降低成本,具有較好的應(yīng)用前景。中國人民解放海軍軍醫(yī)大學(xué)的王薇青利用近紅外光譜技術(shù)在線監(jiān)測硫酸羥氯喹顆粒生產(chǎn)過程,采用移動(dòng)窗口標(biāo)準(zhǔn)偏差(MBSD)法,通過分析光譜間的差異程度來表征工藝終點(diǎn)。
大會(huì)評(píng)選了10位優(yōu)秀青年報(bào)告獎(jiǎng),暨南大學(xué)的施小文、中國科學(xué)院西北高原生物研究所的李佩佩、南開大學(xué)孫巖、天津工業(yè)大學(xué)的王愷怡、北京中醫(yī)藥大學(xué)的曾敬其、愛爾蘭都柏林大學(xué)的徐麗君、山東大學(xué)的高樂樂、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的田喜、德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院的楊林、日本名古屋大學(xué)的王晗分別獲獎(jiǎng)。
本次會(huì)議的會(huì)議論文??弧斗治鰷y試學(xué)報(bào)》2020年第10期和第11期分別收錄?!斗治鰷y試學(xué)報(bào)》的編輯部副主任龍秀芬博士介紹了刊物定位、辦刊宗旨、辦刊歷史、期刊的建設(shè)以及期刊的榮譽(yù)成果。該期刊自1982年創(chuàng)建以來,篩選優(yōu)質(zhì)稿件、關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)、約稿組稿、組建高水平編委隊(duì)伍、重視期刊數(shù)字化出版、加強(qiáng)期刊宣傳,使得期刊的綜合排名以及學(xué)術(shù)影響力逐年提高。
本課題組的卞?;?、王愷怡、武新燕、胡曉云參加了本次會(huì)議,分別做了題為《基于群體智能優(yōu)化的變量選擇及集成方法研究》、《一種用于復(fù)雜樣品近紅外光譜定量分析的集成極限學(xué)習(xí)機(jī)方法》、《灰狼算法用于玉米樣品近紅外光譜變量選擇》和《基于螢火蟲算法的極限學(xué)習(xí)機(jī)用于近紅外光譜定量分析》的報(bào)告,其中卞?;酆屯鯋疴謩e獲得陸婉珍近紅外光譜青年獎(jiǎng)和優(yōu)秀青年報(bào)告獲獎(jiǎng)。