黑科技：顯微鏡＋大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)監(jiān)測PM2.5

       加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)The Ozcan Research Group的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種高性價比方式檢測空氣質(zhì)量的方法。
 　　具體來說，他們發(fā)明了一個叫C-Air的移動設(shè)備，該設(shè)備使用可連接到智能手機的顯微鏡頭，并借助機器學(xué)習(xí)算法來分析和確定其在空氣中檢測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)濟的方式檢測空氣中的危險顆粒物質(zhì)。
 　　空氣動力學(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，世界每年因空氣污染導(dǎo)致死亡的人數(shù)高達(dá)700萬人，因而如何便捷地檢測空氣質(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6.5升空氣進行采樣分析，并通過機器學(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)備通過智能手機發(fā)送圖像至遠(yuǎn)程計算機服務(wù)器進行分析，據(jù)研究人員介紹，由于應(yīng)用了機器學(xué)習(xí)，該裝置比其他檢測器更快速適應(yīng)檢測如不同品種的霉菌和花粉等PM2.5顆粒。
 
 　　據(jù)了解，在美國，空氣質(zhì)量檢測通常在空氣采樣站進行，并由美國環(huán)境保護局(EPA)監(jiān)管。目前空氣采樣站使用的設(shè)施成本約在5萬到10萬美元之間，而且使用繁瑣，需要技術(shù)人員定期進行維護。雖然市面上也有一些成本相對低廉的的便攜式粒子計數(shù)器(價格在不等1,000到2,000美元)，但它們既不能對高通量空氣樣本進行采樣，精確度也大成問題。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)院校長兼加州納米系統(tǒng)研究所副所長Aydogan Ozcan稱：“讓更多人掌握這種具備實驗室質(zhì)量的空氣檢測設(shè)備，可以收集和分析來自更多地點的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，這樣會有助于幫助政府制定更好的政策和法規(guī)來改善空氣質(zhì)量。“
 　　Aydogan Ozcan及其研究生Yichen Wu為首的學(xué)生團隊在2016年在南加州的多個地點使用C-Air進行了空氣質(zhì)量的檢測。例如，他們在2016年9月在洛杉磯國際機場附近檢測發(fā)現(xiàn)，在飛機著陸飛行路線附近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。
 　　該項研究得到了國家科學(xué)基金會、沃達(dá)豐美洲基金會和HHMI的資助。該研究成果被發(fā)表在9月8日的Nature上。
 　　編輯點評
 　　C-Air的移動設(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。讓更多人掌握這種具備實驗室質(zhì)量的空氣檢測設(shè)備，有助于幫助政府制定更好的政策和法規(guī)來改善空氣質(zhì)量。