想象一下，3秒识别300多种中草药真伪、不拆快递就能检测包裹安全性，甚至未来星际探测器都能用它来分析外星土壤……这不是科幻小说，而是近红外光谱技术正在创造的现实。

日前，在中国仪器仪表学会主办的“智感世界·仪创未来”主题系列科普讲座近红外光谱技(jì)术(shù)应(yīng)用(yòng)专场中，两位专家带领广大网友走进近红外光谱技术的奇妙世界，揭秘它如何从实验室走向田间地头、工厂车间，甚至未来家庭。

近红外光谱技术：颠覆传统重构物质检测模式

在人工智能与数字化深度融合的时代，物质属性的快速精准检测成为产业升级与科技创新的关键。当前，无论是工业原料检测、医疗诊断还是食品安全等领域，均面临物质属性快速数字化的迫切需求。传统检测实验室受限于检测周期长、成本高、多指标并行检测难等瓶颈，已无法满足现代社会高效、精准的需求。

“传统检测依赖单一指标对应单一设备的‘一对一’模式，如医疗血液检测需数十种仪器，石化油品检测涉及30余项指标，导致检测周期长达数天甚至一周，成本高昂且难以满足智能化生产的即时决策需求。”北京化工大学教授、中国仪器仪表学会理事袁洪福表示，破解这一难题的关键在于建立高效的智慧检测体系。而近红外光谱技术通过整合光谱采集、数据处理与智能建模，可在3秒内同步检测百余种指标，从根本上颠覆了传统检测的“耗时耗力”模式。

袁洪福介绍，近红外光谱技术的核心原理在于解析“分子指纹”。物质(zhì)分(fēn)子(zi)中的化学键如碳氢键、氧氢键在吸收特定能量的光子后会产生共振，形成独特的光谱信号，如同人类指纹般具有唯一性。通过光谱仪采集这些信号，结合化学计量学算法，可构建光谱与物质属性如成分、浓度(dù)、物(wù)理(lǐ)性(xìng)质(zhì)等(děng)的(de)定(dìng)量关系模型。

例如，在石油炼化领域，光(guāng)谱(pǔ)技(jì)术(shù)已(yǐ)实(shí)现(xiàn)在(zài)线(xiàn)监(jiān)测(cè)汽(qì)油(yóu)辛(xīn)烷(wán)值(zhí)、柴(chái)油(yóu)硫(liú)含(hán)量(liàng)及(jí)混(hùn)油(yóu)比(bǐ)例(lì)，检(jiǎn)测(cè)精(jīng)度(dù)达(dá)98%；在(zài)光(guāng)伏(fú)产(chǎn)业(yè)中(zhōng)，3秒(miǎo)内(nèi)即(jí)可(kě)完(wán)成(chéng)硅(guī)片(piàn)杂(zá)质(zhì)成(chéng)分(fēn)分(fēn)析(xī)，生(shēng)产(chǎn)效(xiào)率(lǜ)提(tí)升40%。

更值得关注的是，光谱(pǔ)智(zhì)慧(huì)检(jiǎn)测(cè)技(jì)术(shù)正加速向民生领域渗透。比如(rú)，医(yī)疗(liáo)领(lǐng)域已(yǐ)开(kāi)发(fā)出(chū)手持式近红外设备，实现血糖、血氧无创检测；食品安全领域，通过奶粉蛋白质含量快速检测，将传统2小时检测流程压缩至5分钟。在农业领域，便携式光谱仪可实时诊断土壤肥力与作物病虫害，指导精准施肥与种植。

展望未(wèi)来(lái)，袁(yuán)洪(hóng)福(fú)描(miáo)绘(huì)了(le)光(guāng)谱(pǔ)智慧检测实验室的三大特征。其一是检测形态多元化，可覆盖液体、固体、气体，支持透明/不透明、均匀/非均匀样品，能在高温、高压、移动状态(tài)下(xià)实(shí)现(xiàn)检(jiǎn)测(cè)，适(shì)应(yīng)工(gōng)业(yè)生产、环境监测等复杂场景；其二是空间场景泛在化，检测设备从实验室走向工业现场、物流节点、家庭场景，通过云平台实现远(yuǎn)程(chéng)定(dìng)标(biāo)与(yǔ)数(shù)据(jù)协(xié)同(tóng)，构建“分布式智慧检测网络”；其三是技术融合深度化，与人工智能、物联网、大数据深度融合，形成“光谱采集-模型构建-智能决策-自动执行”闭环，为智能制造、精准医疗、智慧农业等提供底层数据支撑。

“智慧检测实验室并非替代传统实验室，而是通过协同互补实现效率和成本的革命——传统实验室提供标准数据用于模型定标，智慧技术实现海量(liàng)样(yàng)本(běn)的(de)快(kuài)速(sù)筛(shāi)查(chá)。”袁(yuán)洪(hóng)福(fú)认(rèn)为(wèi)，随着仪器小型化、多模态融合等技术的突破，光谱智慧检测将成为人工智能时代物质属性感知的核心基础设施，为工业升级、民生改善和科技创新开辟广阔空间。

现代光谱分析技术：赋能千行百业的智能感知引擎

讲座中，中国石化石油化工科学研究院教授级高工、中国仪器仪表学会科普委(wěi)副(fù)主任委员褚小(xiǎo)立(lì)以(yǐ)“点(diǎn)亮(liàng)我(wǒ)们(men)生(shēng)活(huó)的(de)现(xiàn)代(dài)光(guāng)谱(pǔ)分(fēn)析(xī)技(jì)术(shù)”为(wèi)主题(tí)，深(shēn)入(rù)解(jiě)读(dú)了(le)以(yǐ)近(jìn)红(hóng)外(wài)光(guāng)谱(pǔ)为(wèi)代(dài)表(biǎo)的(de)现(xiàn)代(dài)过(guò)程(chéng)分(fēn)析(xī)技(jì)术(shù)如(rú)何(hé)突(tū)破(pò)传(chuán)统(tǒng)分(fēn)析局限，通过数据驱动建模与多场景融合，成为支撑工业智能化、农业精准化、生活便捷化的核心技术力量。

褚小立介绍，光谱分析技术从上世纪70年代开始，已经经历了四个范式的转变。传统光谱分析依赖“纯净样品+特征峰”的朗伯比尔定律，在面对谷物、油品、土壤等含成千上万种组分的复杂混合体系时，因光谱重叠导致特征信号提取困难，难以满足快速检测需求。现代光谱分析技术则通过“化学计量学+人工智能”实现范式革新，以实际样本为基础构建数据驱动模型，将光谱信号转化为物质属性的定量关联。例如，针对烟草、茶叶等复杂样品，无需分离组分即可通过海量数据训练模型，快速解析其中尼古丁、氨基酸等成分含量，使光谱技术从单一指标检测升级为复杂体系的全域分析。

在应用实践中，现代光谱分析技术展现出三大核心优势：现场快速分析，依托便携式设备实现“即测即得”，如手持近红外仪可在果园实时检测(cè)橄(gǎn)榄(lǎn)果(guǒ)成(chéng)熟(shú)度(dù)、大(dà)豆(dòu)收(shōu)购(gòu)中(zhōng)秒(miǎo)级(jí)测(cè)定(dìng)蛋(dàn)白(bái)质(zhì)含(hán)量(liàng)，助(zhù)力(lì)农(nóng)民(mín)精(jīng)准(zhǔn)判(pàn)断(duàn)采摘(zhāi)时(shí)机(jī)与(yǔ)作(zuò)物品质。实验室高通量分(fēn)析(xī)，区(qū)别(bié)于(yú)传(chuán)统(tǒng)光(guāng)谱(pǔ)分(fēn)析(xī)，能(néng)够(gòu)实(shí)现(xiàn)无(wú)损(sǔn)测(cè)量(liàng)，不破坏样品的同时大大提高了分析的效率。如通过自动化转盘、光谱数据库整合，将原油全馏分指标检测周期从传统的30天压缩至5分钟，为石化行业快速制定生产方案提供数据支撑。工业在线分析则深度融入流程控制。如在油品调和场景中，通过在线光谱仪实时监测各组分性质，结合智能算法优化混兑比例，既确保产品符合国家标准，又最大化(huà)降(jiàng)低(dī)生(shēng)产(chǎn)成(chéng)本，相关技术已在国内炼油企业实现规模化应用，显著提升生产效率与经济效益。

谈及未来技术发展，褚小立表示，一是小型化与便携化是重要方向。随着微型光谱仪成本降至百元级，未来可集成至手机、可穿戴设备，实现土壤肥力、食品成分的日常化快速检测。二是(shì)多(duō)模(mó)态(tài)融(róng)合(hé)成(chéng)为突破(pò)复(fù)杂场景的(de)关键。如(rú)近(jìn)红(hóng)外(wài)与(yǔ)X射(shè)线(xiàn)荧(yíng)光(guāng)光(guāng)谱(pǔ)结(jié)合(hé)检(jiǎn)测(cè)煤(méi)炭(tàn)热(rè)值(zhí)，通(tōng)过(guò)元(yuán)素(sù)信(xìn)息(xi)与(yǔ)分(fēn)子(zi)键信(xìn)号(hào)的(de)协(xié)同(tóng)，将(jiāng)预(yù)测(cè)精(jīng)度(dù)提(tí)升(shēng)30%以(yǐ)上(shàng)。三(sān)是(shì)跨(kuà)领(lǐng)域数(shù)据(jù)整(zhěng)合(hé)潜(qián)力(lì)巨(jù)大(dà)。通(tōng)过(guò)融(róng)合(hé)光(guāng)谱(pǔ)数(shù)据(jù)与(yǔ)文本(běn)、图(tú)像(xiàng)、视(shì)频(pín)等(děng)多(duō)源(yuán)信(xìn)息(xi)（如(rú)红(hóng)酒(jiǔ)品(pǐn)鉴(jiàn)的(de)用(yòng)户(hù)反(fǎn)馈(kuì)与(yǔ)光(guāng)谱(pǔ)信(xìn)号(hào)结(jié)合(hé)），可(kě)构(gòu)建(jiàn)更(gèng)精(jīng)准(zhǔn)的(de)品(pǐn)质(zhì)评(píng)价(jià)模(mó)型(xíng)，推(tuī)动(dòng)技(jì)术(shù)从(cóng)工(gōng)业生产向消费端渗透。

“21世纪的科技竞赛，某种程度上是仪器精度的竞赛。”正如讲座主持人、北京航空航天大学教务部部长、中国仪器仪表学会理事钱政所言，从星际探(tàn)测(cè)到(dào)一(yī)日(rì)三(sān)餐(cān)，现(xiàn)代(dài)光(guāng)谱(pǔ)技(jì)术(shù)正(zhèng)以(yǐ)“无声”的方式重塑世界。或许不久后，我们手中的手机就能成为“便携实验室”，让科学真正“看得见、摸得着”。