上海
据《科普中国》报道，夏季高温环境下，纸箱、塑料包装、塑胶徽章、玩具都有可能释放甲醛等有毒物质。甲醛是一种无色、但有刺激性气味的气体。如何让机器模拟和超越人类鼻子的功能，快速、准确地“闻”出甲醛的浓度？华中科技大学集成电路学院刘欢教授团队的最新研究给出解决方案。
近日，刘欢牵头的“量子人工嗅觉”青年团队，在半导体材料与人工智能交叉领域取得重要突破。他们为电子鼻机器嗅觉设计了一套“材料-算法协同优化（MACO）”的“黄金组合”：一方面，通过调控半导体气敏材料的表面活性和电子结构，让气体传感器对甲醛更敏感，相比对其他干扰气体更专一；另一方面，用机器学习算法给传感器“装大脑”——将多个传感器组成阵列，采集它们接触气体时的动态反应数据，实现动力学特征组合编码，再通过线性判别分析解码这些信号，好比给不同气体盖上了电子指纹。
实验显示，经过材料-算法协同优化的电子鼻不仅能精准识别甲醛，还能像精密天平一样称出它的浓度。团队发现，电子鼻机器嗅觉的“底层逻辑”：传感器阵列的组合编码原理遵循质量作用定律（类似化学反应中物质浓度的规律），这为后续迭代设计提供了清晰的理论指导。即使面对甲醛与其他气体的混合环境，电子鼻也能快速适应，给出可靠的检测结果。
刘欢团队的成果，让电子鼻能够轻松拥有“火眼金睛”（高选择性）和“精准秤”（定量检测能力），未来有望广泛应用于工厂废气监控、家庭空气净化、甚至火星探测等需要“闻”气体的场景。或许不久的将来，我们的手机就能集成这样的“电子鼻”芯片，随时提醒：“当前甲醛浓度0.03mg/m³，安全！”
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