DL过敏原检测;折叠光学器件;据传感器。
深度学习设备识别空气中的过敏原
为了识别和测量源自植物或真菌等活生物体的空气中的生物颗粒或生物气溶胶，加州大学洛杉矶分校研究人员发明了一种便携设备它使用全息图和机器学习。
该设备经过训练，可以识别五种常见的过敏原——百慕大草、橡树、豚草的花粉和两种霉菌的孢子，通过深度学习，该设备的准确率达到94%。
该设备的重量不到600克。
来源:加州大学洛杉矶分校
该装置吸进空气，并将颗粒困在粘性表面上，由激光照亮，产生全息图。该团队解释说，图像传感器芯片扫描全息图并将数据发送到远程服务器。
在那里，一种由神经网络驱动的人工智能对图像进行清理，然后通过一种算法将图像裁剪成描绘生物颗粒的部分。第二个神经网络将这些颗粒从一组预先加载的过敏原类型中分类。
该设备的零部件成本约为200美元。它的重量不到600克，大约相当于3部智能手机的重量，宽约14厘米，长约17厘米，厚约6厘米。
研究人员指出，由于该设备是无线控制的，它有可能由无人机等无人驾驶车辆携带，这将使科学家能够监测那些否则人类难以到达的危险地点。它还可以用于覆盖广泛区域的传感器网络，这将使科学家能够绘制花粉、孢子和微生物密度的地图。
以一种新的方式操纵光
根据安德烈·法拉翁，应用物理学教授加州理工学院新一代电子设备，从个人健康监测器和增强现实耳机到只有在实验室才能找到的敏感科学仪器，可能会包含使用人工智能的组件metasurface光学．
他解释说，超表面光学处理光的方式类似于透镜的弯曲、聚焦或反射，但通过在平面上精心设计的微观结构进行精细控制，这使得它们既紧凑又可微调，对电子设备具有吸引力。
一个由11个超表面光学光谱仪组成的阵列，在最后的制造步骤之前。每个光谱仪由三个超表面组成，分散和聚焦不同波长的光到不同的点。
来源:Faraon实验室/加州理工学院
与此同时，工程师们需要克服几个挑战，使其广泛应用。Faraon说，问题是大多数光学系统需要不止一个超表面才能正常工作。在基于超表面的光学系统中，器件内部的大部分体积只是光在不同元素之间传播的自由空间。对这种自由空间的需求使得整个设备难以按比例缩小，而将多个超表面集成和对齐到单个设备中可能既复杂又昂贵。
为了克服这一问题，Faraon的团队引入了一种称为“折叠超表面光学”的技术，这是一种将多种类型的超表面打印到基板两侧的方法，比如玻璃。这样，基片本身就成为了光的传播空间。
作为概念的证明，该团队使用该技术建造了一个光谱仪，这是一种科学仪器，可以将光分解成不同的颜色或波长，并测量它们相应的强度。
Faraon团队开发的这种紧凑型光谱仪有多种用途，包括作为一种非侵入性血糖测量系统，对糖尿病患者来说可能是无价的。该平台使用了单步制造的多个超表面元件，因此，总的来说，它为复杂但廉价的光学系统提供了潜在的途径。
传感器绘制血氧水平
由于没有血液的关键成分——氧气的持续流入，伤口就无法愈合，因此科学家们研制出了一种新型柔性传感器加州大学伯克利分校工程师可以绘制血氧水平图大面积的皮肤、组织和器官，这可能会给医生提供一种实时监测伤口愈合的新方法。
该传感器由交替排列的印刷发光二极管和光电探测器组成，可以检测身体任何部位的血氧水平。传感器将红光和红外光照射到皮肤上，并检测反射回来的光的比例。
来源:加州大学伯克利分校
加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学专业的研究生亚西尔·汗解释说:“当你听到血氧计这个词时，你会想到血氧传感器的名字，僵硬而笨重的手指夹传感器。我们想要摆脱这种束缚，展示血氧仪可以很轻、很薄、很灵活。”
该传感器由有机电子元件制成，打印在可弯曲的塑料上，符合人体轮廓。与指尖血氧计不同，它可以检测网格中九个点的血氧水平，并可以放置在皮肤的任何地方。研究人员说，它有可能被用于绘制皮肤移植的氧合情况，或者通过观察皮肤来监测移植器官的氧含量。
此外，加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授Ana Claudia Arias指出，所有使用氧气监测的医疗应用都可以受益于可穿戴传感器。“糖尿病、呼吸疾病甚至睡眠呼吸暂停患者都可以使用一种可以佩戴在任何地方的传感器，全天候监测血氧水平。”
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