加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)The Ozcan Research Group的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種高性價(jià)比方式檢測(cè)空氣質(zhì)量的方法。
具體來(lái)說(shuō)，他們發(fā)明了一個(gè)叫C-Air的移動(dòng)設(shè)備，該設(shè)備使用可連接到智能手機(jī)的顯微鏡頭，并借助機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)分析和確定其在空氣中檢測(cè)到的污染物的尺寸和濃度，由于這種設(shè)備可隨身攜帶，從而可以讓研究人員更方便地在任何地方以更準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)的方式檢測(cè)空氣中的危險(xiǎn)顆粒物質(zhì)。
空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑在2.5微米以下的顆粒物(即PM2.5)已被世界衛(wèi)生組織(WHO)列為致癌物質(zhì)。根據(jù)WHO的統(tǒng)計(jì)，世界每年因空氣污染導(dǎo)致死亡的人數(shù)高達(dá)700萬(wàn)人，因而如何便捷地檢測(cè)空氣質(zhì)量至關(guān)重要。
C-Air重量約590克，配備空氣取樣器和小巧精致的顯微鏡頭，30秒內(nèi)可對(duì)6.5升空氣進(jìn)行采樣分析，并通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法產(chǎn)生尺寸和分析的空氣中顆粒的圖像。該設(shè)備通過(guò)智能手機(jī)發(fā)送圖像至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)服務(wù)器進(jìn)行分析，據(jù)研究人員介紹，由于應(yīng)用了機(jī)器學(xué)習(xí)，該裝置比其他檢測(cè)器更快速適應(yīng)檢測(cè)如不同品種的霉菌和花粉等PM2.5顆粒。
據(jù)了解，在美國(guó)，空氣質(zhì)量檢測(cè)通常在空氣采樣站進(jìn)行，并由美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA)監(jiān)管。目前空氣采樣站使用的設(shè)施成本約在5萬(wàn)到10萬(wàn)美元之間，而且使用繁瑣，需要技術(shù)人員定期進(jìn)行維護(hù)。雖然市面上也有一些成本相對(duì)低廉的的便攜式粒子計(jì)數(shù)器(價(jià)格在不等1,000到2,000美元)，但它們既不能對(duì)高通量空氣樣本進(jìn)行采樣，精確度也大成問(wèn)題。目前C-Air的成本略低于傳統(tǒng)的大型設(shè)備，不僅具備大型設(shè)備的準(zhǔn)確分析功能，還具備相當(dāng)好的便攜性。
基于機(jī)器學(xué)習(xí)，該設(shè)備準(zhǔn)確率在93%左右
UCLA電氣工程與生物工程學(xué)院校長(zhǎng)兼加州納米系統(tǒng)研究所副所長(zhǎng)Aydogan Ozcan稱：“讓更多人掌握這種具備實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量的空氣檢測(cè)設(shè)備，可以收集和分析來(lái)自更多地點(diǎn)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，這樣會(huì)有助于幫助政府制定更好的政策和法規(guī)來(lái)改善空氣質(zhì)量。“
Aydogan Ozcan及其研究生Yichen Wu為首的學(xué)生團(tuán)隊(duì)在2016年在南加州的多個(gè)地點(diǎn)使用C-Air進(jìn)行了空氣質(zhì)量的檢測(cè)。例如，他們?cè)?016年9月在洛杉磯國(guó)際機(jī)場(chǎng)附近檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在飛機(jī)著陸飛行路線附近PM2.5濃度顯著提高，即便在5英里外，這種PM2.5的提升也相當(dāng)明顯。
該項(xiàng)研究得到了國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、沃達(dá)豐美洲基金會(huì)和HHMI的資助。該研究成果被發(fā)表在9月8日的Nature上。
