想象一下，智能手机可以诊断疾病、检测假药或警告食物变质。光谱传感是一种强大的技术，它通过分析材料与光的相互作用来识别材料，揭示远远超出人眼所能看到的细节。

传统上，这项技术需要笨重、昂贵的系统，仅限于实验室和工业应用。但如果这种能力可以小型化，以适应智能手机或可穿戴设备，情况会怎样？

图片来源：期刊《Science Advances》

据外媒报道，芬兰阿尔托大学（Aalto University）的研究人员将微型硬件和智能算法结合起来，创造出一种功能强大的工具，它结构紧凑、经济高效，能够解决医疗保健、食品安全和自动驾驶等领域的现实问题。相关研究论文发表在期刊《Science Advances》。

“这类似于艺术家训练他们的眼睛区分数百种微妙的颜色，”教授兼首席研究员Zhipei Sun解释说。“我们的设备经过‘训练’，可以识别人眼无法察觉的复杂光特征，达到与实验室中常见的笨重传感器相当的精度水平。”

与需要棱镜或光栅等大型光学元件的传统光谱传感器不同，该传感器通过对光的电响应实现光谱区分，非常适合集成到小型设备中。研究人员展示了其直接从发光中识别材料的能力，包括有机染料、金属、半导体和电介质。

“我们创新的光谱传感方法简化了材料识别和成分分析方面的挑战，”该研究的主要作者、最近在阿尔托大学完成博士论文答辩的Xiaoqi Cui表示。这项非凡的创新将可调光电接口与先进的算法相结合，为集成光子学及其他领域的应用开辟了新的可能性。

在训练过程中，该设备会暴露在各种光色下，使其能够“学习”并为每种光类型生成独特的电指纹。然后，这些指纹通过智能算法解码，使传感器能够准确识别材料并根据材料与光的相互作用分析其特性。

该设备的尺寸仅为5微米x 5微米（比人类头发的横截面小200倍），峰值波长识别精度高达约0.2纳米，能够区分数千种颜色。

该传感器的核心是一个精心设计的光电接口，可通过电压调节精确控制电流。这种出色的可调性使传感器能够以多种不同的方式与光相互作用，产生“多维光响应”。

“这项工作是将光谱识别带到每个人的指尖的重要一步，”博士研究员兼联合第一作者Fedor Nigmatulin解释说。“通过将这种超紧凑硬件与智能算法相结合，我们朝着微型便携式光谱仪迈出了重要一步，这种光谱仪有朝一日可能会改变消费电子产品。”

凭借其突破性的性能、可调节的设计和多功能性，研究团队希望这种微型传感器能够很快将先进的光谱技术带入日常使用的设备中。