AI制圖

近日，上海交通大學(xué)JUST光譜望遠(yuǎn)鏡在青海冷湖啟動(dòng)建設(shè)，這個(gè)“宇宙指紋識(shí)別儀”能捕捉138億光年外的星光密碼，將為人類(lèi)尋找第二個(gè)太陽(yáng)系提供關(guān)鍵線索。

光譜，是每種物質(zhì)與光相互作用時(shí)留下的獨(dú)特印記，如同人體能識(shí)別身份的指紋。自19世紀(jì)發(fā)現(xiàn)至今，光譜技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走向更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。如今，它正與新興的人工智能（AI）技術(shù)深度融合，為我們的工作和生活帶來(lái)無(wú)限可能。

解碼生活的“智能管家”

在皮膚科診室里，醫(yī)生手持平板大小的設(shè)備輕輕掃過(guò)患者皮膚，屏幕上隨即呈現(xiàn)出不同顏色的光譜熱力圖。這種融合了高光譜成像與AI分析的技術(shù)，宛如為醫(yī)生配備了“分子放大鏡”，能夠在肉眼難以察覺(jué)的早期階段，精準(zhǔn)捕捉黑色素瘤的蹤跡，大幅提升黑色素瘤早期診斷的準(zhǔn)確率。更令人期待的是，科學(xué)家正在研發(fā)可分析呼吸光譜的智能手環(huán)，或許在不久的將來(lái)，人們打個(gè)哈欠就能檢測(cè)出糖尿病風(fēng)險(xiǎn)。

日常生活中，光譜與AI的組合已經(jīng)化身成為智能“生活管家”。當(dāng)智能光譜儀掃過(guò)超市的牛肉和上面的標(biāo)簽，便會(huì)立即彈出“含水量12%，冷鏈運(yùn)輸48小時(shí)”等關(guān)鍵信息；掃過(guò)化妝品瓶身，便能自動(dòng)分析成分適配度，并給出“維生素C濃度過(guò)高，敏感肌慎用”的提醒。這種搭載AI芯片的微型光譜儀，其核心原理在于不同物質(zhì)會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的光，就像超市條形碼對(duì)應(yīng)商品信息，而AI則是高效精準(zhǔn)的“掃碼器”。

智能護(hù)眼燈的進(jìn)化同樣令人眼前一亮。傳統(tǒng)護(hù)眼燈所標(biāo)榜的“無(wú)藍(lán)光”“無(wú)頻閃”特性，在光譜AI技術(shù)面前顯得黯然失色。如今，許多智能臺(tái)燈內(nèi)置光譜傳感器，不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境光變化，還能貼心地守護(hù)用戶視力：當(dāng)孩子學(xué)習(xí)趴得過(guò)近時(shí)，燈光會(huì)自動(dòng)調(diào)亮；深夜讀書(shū)時(shí)，它會(huì)悄悄過(guò)濾影響褪黑素分泌的藍(lán)光波段，宛如私人眼科醫(yī)生。

重塑未來(lái)的“數(shù)字基因”

如果說(shuō)日常生活中的AI光譜設(shè)備是家庭里的“生活管家”，那么在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，它則化身為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹凹夹g(shù)工程師”。

在山東一家蘋(píng)果園里，果農(nóng)手持形似照相機(jī)的光譜儀掃描果樹(shù)，手機(jī)上即刻顯示：“葉片缺鉀，建議增施有機(jī)肥”。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)捕捉葉片反射的光譜特征檢測(cè)果樹(shù)生長(zhǎng)情況，比傳統(tǒng)檢測(cè)方式速度更快、成本更低。

在現(xiàn)代化工廠中，生產(chǎn)線上方懸掛的神秘“探照燈”，實(shí)則是工業(yè)級(jí)高光譜相機(jī)。它能夠每秒數(shù)百次掃描金屬部件，AI通過(guò)分析材料表面的光譜特征，可發(fā)現(xiàn)僅0.01毫米的裂紋，其精準(zhǔn)度堪比在足球場(chǎng)上找到一粒丟失的芝麻。這種“火眼金睛”的本領(lǐng)，正從精密制造領(lǐng)域向食品安全檢測(cè)領(lǐng)域拓展，例如通過(guò)掃描大米的光譜特征，30秒內(nèi)就能判斷其是否含有黃曲霉毒素。

在環(huán)保領(lǐng)域，光譜+AI變身為“生態(tài)哨兵”。長(zhǎng)江監(jiān)測(cè)站的激光光譜儀24小時(shí)不間斷掃描江面，AI依據(jù)水分子光譜波動(dòng)，可在極短時(shí)間內(nèi)鎖定重金屬污染源頭。在森林巡查時(shí)，無(wú)人機(jī)搭載微型光譜儀，如同“蜂群”般掠過(guò)樹(shù)冠，通過(guò)分析葉片反射光譜的細(xì)微變化，能夠提前兩周預(yù)警松材線蟲(chóng)病。這種“數(shù)字基因”的注入，推動(dòng)環(huán)境保護(hù)從被動(dòng)治理向主動(dòng)預(yù)防轉(zhuǎn)變。

目前，科學(xué)家正在攻克手機(jī)攝像頭的光譜分析技術(shù)難題。未來(lái)，普通手機(jī)鏡頭經(jīng)過(guò)AI改造，有望實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)級(jí)檢測(cè)功能。屆時(shí)，人們用手機(jī)掃描水果即可查看甜度，拍攝皮膚便能評(píng)估健康狀態(tài)，甚至對(duì)準(zhǔn)夜空就能識(shí)別星座光譜。

從醫(yī)療診斷到日常飲食，從工廠車(chē)間到生態(tài)保護(hù)，光譜與AI的結(jié)合正在讓不可見(jiàn)變?yōu)榭梢?jiàn)，讓復(fù)雜變得簡(jiǎn)單，讓專(zhuān)業(yè)走向普惠。這場(chǎng)光波與算法的奇妙相遇，或?qū)⒄樟寥祟?lèi)認(rèn)知世界的全新維度。

（作者系中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院研究員）