AI驱动的超快光谱仪芯片推进实时传感技术

数十年来，可视化材料化学成分的能力——无论是用于疾病诊断、评估食品质量还是分析污染——都依赖于大型、昂贵的实验室仪器，即光谱仪。这些设备的工作原理是接收光线，通过棱镜或光栅将其分散成彩虹状光谱，然后测量每种颜色的强度。问题在于，分散光线需要较长的物理路径，这使得设备本身必然笨重。

如今，一项突破性的进展正在改变这一局面。研究人员开发出了一种基于芯片的AI驱动超快光谱仪。该设备利用机器学习算法和纳米光子学结构，无需传统的光学色散元件即可直接分析光谱信息。其核心在于一个集成的光子芯片，该芯片能通过其纳米结构对入射光进行编码，随后由一个经过训练的神经网络实时解码这些编码信息，从而重建出完整的光谱。

这项技术的关键优势在于其微型化和速度。该芯片尺寸仅为毫米级，使其能够集成到智能手机、可穿戴设备甚至无人机中。同时，其分析速度比传统光谱仪快数个数量级，能够实现真正的实时化学传感。潜在应用领域极为广泛，包括即时医疗诊断（如通过呼吸或血液分析检测疾病）、环境监测（实时检测空气和水中的污染物）、工业过程控制以及食品安全检查。

研究人员表示，这项技术标志着从“实验室中的仪器”到“无处不在的传感器”的范式转变。通过将强大的AI模型与先进的芯片制造工艺相结合，他们为下一代智能传感系统铺平了道路。

原始新闻链接： https://phys.org/news/2026-01-ai-driven-ultrafast-spectrometer-chip.html