本報(bào)訊（記者 程墨 通訊員 王瀟瀟 尚紫荊）炎炎夏日，新裝修的房間里總藏著無形的“健康殺手”——甲醛。這種無色但有刺激性氣味的氣體，是室內(nèi)污染的主要元兇之一，也是工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和智能家居領(lǐng)域的“重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象”。

　　如何讓機(jī)器模擬和超越人類鼻子的功能，快速、準(zhǔn)確地“聞”出甲醛的濃度？近日，華中科技大學(xué)劉歡教授牽頭的“量子人工嗅覺”青年團(tuán)隊(duì)，在半導(dǎo)體材料與人工智能交叉領(lǐng)域取得重要突破。他們?yōu)椤半娮颖恰睓C(jī)器嗅覺設(shè)計(jì)了一套“材料—算法協(xié)同優(yōu)化”（MACO）的“黃金組合”：一方面，通過調(diào)控半導(dǎo)體氣敏材料的表面活性和電子結(jié)構(gòu)，讓氣體傳感器對(duì)甲醛更“敏感”、相比對(duì)其他干擾氣體更“專一”；另一方面，用機(jī)器學(xué)習(xí)算法給傳感器“裝大腦”——將多個(gè)傳感器組成陣列，采集它們接觸氣體時(shí)的動(dòng)態(tài)“反應(yīng)數(shù)據(jù)”，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)特征組合編碼，再通過線性判別分析解碼這些信號(hào)，就像給不同氣體蓋上了“電子指紋”。

　　實(shí)驗(yàn)顯示，經(jīng)過“材料—算法協(xié)同優(yōu)化”的“電子鼻”不僅能精準(zhǔn)識(shí)別甲醛，還能像精密天平一樣“稱”出它的濃度。此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了“電子鼻”機(jī)器嗅覺的底層邏輯：傳感器陣列的組合編碼原理遵循質(zhì)量作用定律（類似化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)濃度的規(guī)律），即使面對(duì)甲醛與其他氣體的混合環(huán)境，這個(gè)“電子鼻”也能快速適應(yīng)，給出可靠的檢測(cè)結(jié)果。劉歡教授團(tuán)隊(duì)的成果，讓“電子鼻”能夠輕松擁有“火眼金睛”（高選擇性）和“精準(zhǔn)秤”（定量檢測(cè)能力），未來有望廣泛應(yīng)用于工廠廢氣監(jiān)控、家庭空氣凈化甚至火星探測(cè)等需要“聞”氣體的場(chǎng)景。

《中國教育報(bào)》2025年10月03日 第04版