官方网站-首页

【导(dǎo)语(yǔ)】近(jìn)日，上海交通大学JUST光谱望远镜在青海冷湖启动建设，将助力人类寻找第二个太阳系。光谱技术，这一物质与光相互作用的独特印记，正与人工智能技术深度融合，为我们的生活和工作带来前所未有的变革。从医疗诊断的精准提升，到日常生活的智能管理，再到工农业生产的严谨监测，光谱+AI的组合正在解锁世界的无限可能，让认知世界的(de)方(fāng)式(shì)更(gèng)加(jiā)简(jiǎn)单(dān)、普(pǔ)惠(huì)和(hé)精(jīng)准(zhǔn)。

近(jìn)日(rì)，上(shàng)海(hǎi)交(jiāo)通(tōng)大(dà)学(xué)JUST光(guāng)谱(pǔ)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)在(zài)青(qīng)海(hǎi)冷(lěng)湖(hú)启(qǐ)动(dòng)建(jiàn)设(shè)，这(zhè)个(gè)“宇(yǔ)宙(zhòu)指(zhǐ)纹(wén)识(shi)别(bié)仪(yí)”能(néng)捕(bǔ)捉(zhuō)138亿(yì)光(guāng)年(nián)外(wài)的(de)星(xīng)光(guāng)密(mì)码(mǎ)，将(jiāng)为(wèi)人(rén)类(lèi)寻(xún)找(zhǎo)第(dì)二(èr)个(gè)太(tài)阳(yáng)系(xì)提(tí)供(gōng)关键线(xiàn)索(suǒ)。

光(guāng)谱(pǔ)，是(shì)每(měi)种(zhǒng)物(wù)质(zhì)与(yǔ)光(guāng)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用时留下的独特印记，如同人体能识别身份的指纹。自19世纪发现至今，光谱技术已经从实验室走向更广阔的应用领域。如今，它正与新兴的人工智能（AI）技术深度融合，为我们的工作和生活带来无限可能。

解码生活的“智能管家”

在皮肤科诊室里，医生手持平板大小的设备轻轻扫过患者皮肤，屏幕上随即呈现出不同颜色的光谱热力图。这种融合了高光谱成像与AI分析的技术，宛如为医(yī)生(shēng)配(pèi)备(bèi)了(le)“分(fēn)子(zi)放(fàng)大(dà)镜(jìng)”，能(néng)够(gòu)在(zài)肉(ròu)眼(yǎn)难(nán)以(yǐ)察(chá)觉(jué)的(de)早(zǎo)期(qī)阶(jiē)段(duàn)，精(jīng)准(zhǔn)捕(bǔ)捉(zhuō)黑(hēi)色(sè)素(sù)瘤(liú)的(de)踪(zōng)迹(jī)，大(dà)幅(fú)提(tí)升(shēng)黑(hēi)色(sè)素(sù)瘤(liú)早(zǎo)期(qī)诊(zhěn)断(duàn)的(de)准(zhǔn)确(què)率(lǜ)。更(gèng)令(lìng)人(rén)期(qī)待(dài)的(de)是(shì)，科(kē)学(xué)家(jiā)正(zhèng)在(zài)研(yán)发(fā)可(kě)分(fēn)析(xī)呼(hū)吸(xī)光(guāng)谱(pǔ)的(de)智(zhì)能(néng)手(shǒu)环(huán)，或(huò)许(xǔ)在(zài)不(bù)久(jiǔ)的(de)将(jiāng)来，人们打个哈欠就能检测出糖尿病风险。

日常生活中，光谱与AI的组合已经化身成为智能“生活管家”。当智能光谱仪扫过超市的牛肉和上面的标签，便会立即弹出“含水量12%，冷链运输48小时”等关键信息；扫过化妆品瓶身，便能自动分析成分适配度，并给出“维生素C浓度过高，敏感肌慎用”的提醒。这种搭载AI芯片的微型光谱仪，其核心原理在于(yú)不(bù)同(tóng)物(wù)质(zhì)会(huì)吸(xī)收(shōu)特(tè)定(dìng)波(bō)长(zhǎng)的(de)光(guāng)，就(jiù)像(xiàng)超(chāo)市(shì)条(tiáo)形(xíng)码(mǎ)对(duì)应(yīng)商(shāng)品(pǐn)信(xìn)息(xi)，而(ér)AI则(zé)是(shì)高(gāo)效(xiào)精(jīng)准(zhǔn)的(de)“扫(sǎo)码(mǎ)器(qì)”。

智(zhì)能(néng)护(hù)眼(yǎn)灯(dēng)的(de)进(jìn)化(huà)同(tóng)样(yàng)令(lìng)人(rén)眼(yǎn)前(qián)一(yī)亮(liàng)。传(chuán)统(tǒng)护(hù)眼(yǎn)灯(dēng)所(suǒ)标榜的“无蓝光”“无频闪”特性，在光谱AI技术面前显得黯然失色。如今，许多智能台灯内置光谱传感器，不仅能实时监测环境光变化，还能贴心地守护用户视力：当孩子学习趴得过近时，灯光会自动调亮；深夜读书时，它会悄悄过滤影响褪黑素分泌的蓝光波段，宛如私人眼科医生。

重塑未来的“数字基因”

如果说日常生活中的AI光谱设备是家庭里的“生活管家”，那么在工农业生产领域，它则化身为严谨的“技术工程师”。

在山东一家苹果园里，果农手持形似照相机的光谱仪扫描果树，手机上即刻显示：“叶片缺钾，建议增施有机肥”。这项技术通过捕捉叶片反射的光谱特征检测果树生长情况，比传统检测方式速度更快、成本更低。

在现代化工厂中，生产线上方悬挂的神秘“探照灯”，实则是工业级高光谱相机。它能够每秒数百次扫描金属部件，AI通过分析材料表面的光谱特征，可发现仅0.01毫米的裂纹，其精准度堪比在足球场上找到一粒丢失的芝麻。这种“火眼金睛”的本领，正从精密制造领域向食品安全检测领域拓展，例如通过扫描大米的光谱特征，30秒内就能判断其是否含有黄曲霉素。

在环保领域，光谱+AI变身为“生态哨兵”。长江监测站的激光光谱仪24小时不间断扫描江面，AI依据水分子光谱波动，可在极短时间内锁定重金属污染源头。在森林巡查时，无人机搭载微型光谱仪，如同“蜂群”般掠过树冠，通过分析叶片反射光谱的细微变化，能够提前两周预警松材线虫病。这种“数字基因”的注入，推动环境保护从被动治理向主动预防转变。

目前，科学家正在攻克手机摄像头的光谱分析技术难题。未来，普通手机镜头经过AI改造，有望实现专业级检测功能。届时，人们用手机扫描水果即可查看甜度，拍摄皮肤便能评估健康状态，甚至对准夜空就能识别星座光谱。

从医疗诊断到日常饮食，从工厂车间到生态保护，光谱与AI的结合正在让不可见变为可见，让复杂变得简单，让专业走向普惠。这场光波与算法的奇妙相遇，或将照亮人类认知世界的全新维度。

（作者张立福系中国科学院空天信息创新研究院研究员）