本報訊（記者 程墨 通訊員 王瀟瀟 尚紫荊）炎炎夏日，新裝修的房間里總藏著無形的“健康殺手”——甲醛。這種無色但有刺激性氣味的氣體，是室內(nèi)污染的主要元兇之一，也是工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測和智能家居領(lǐng)域的“重點關(guān)注對象”。

　　如何讓機器模擬和超越人類鼻子的功能，快速、準確地“聞”出甲醛的濃度？近日，華中科技大學劉歡教授牽頭的“量子人工嗅覺”青年團隊，在半導體材料與人工智能交叉領(lǐng)域取得重要突破。他們?yōu)椤半娮颖恰睓C器嗅覺設(shè)計了一套“材料—算法協(xié)同優(yōu)化”（MACO）的“黃金組合”：一方面，通過調(diào)控半導體氣敏材料的表面活性和電子結(jié)構(gòu)，讓氣體傳感器對甲醛更“敏感”、相比對其他干擾氣體更“專一”；另一方面，用機器學習算法給傳感器“裝大腦”——將多個傳感器組成陣列，采集它們接觸氣體時的動態(tài)“反應數(shù)據(jù)”，實現(xiàn)動力學特征組合編碼，再通過線性判別分析解碼這些信號，就像給不同氣體蓋上了“電子指紋”。

　　實驗顯示，經(jīng)過“材料—算法協(xié)同優(yōu)化”的“電子鼻”不僅能精準識別甲醛，還能像精密天平一樣“稱”出它的濃度。此外，團隊還發(fā)現(xiàn)了“電子鼻”機器嗅覺的底層邏輯：傳感器陣列的組合編碼原理遵循質(zhì)量作用定律（類似化學反應中物質(zhì)濃度的規(guī)律），即使面對甲醛與其他氣體的混合環(huán)境，這個“電子鼻”也能快速適應，給出可靠的檢測結(jié)果。劉歡教授團隊的成果，讓“電子鼻”能夠輕松擁有“火眼金睛”（高選擇性）和“精準秤”（定量檢測能力），未來有望廣泛應用于工廠廢氣監(jiān)控、家庭空氣凈化甚至火星探測等需要“聞”氣體的場景。

《中國教育報》2025年10月03日 第04版