胡新軍
四川輕化工大學(xué)
副教授
胡新軍,博士,長期聚焦智能檢測與固態(tài)釀造技術(shù),主持省級重點人才項目、博士后科學(xué)基金及省科技廳等項目十余項;發(fā)表論文50余篇(SCI 35篇),授權(quán)發(fā)明專利7項。成果支撐企業(yè)原料分級與質(zhì)量控制,酒體陳化調(diào)控,效益顯著。榮獲2024年四川省科學(xué)技術(shù)獎三等獎、2024年中國酒業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎(項目類)二等獎。指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽9項,其中獲得省級(A類)銀獎2項、銅獎2項。
第30期高光譜課堂榮幸邀請到四川輕化工大學(xué)副教授—胡新軍做線上講座報告,胡老師本次報告主要介紹基于高光譜成像技術(shù)的白酒原料及發(fā)酵過程物質(zhì)快速檢測研究,本次報告主要探討了高光譜成像技術(shù)結(jié)合人工智能算法對白酒原料及發(fā)酵過程物質(zhì)的快速檢測技術(shù),提升糧食品種鑒定與發(fā)酵監(jiān)控效率,為白酒生產(chǎn)質(zhì)量控制與工藝優(yōu)化提供創(chuàng)新方案。
利在釀酒原料的高光譜檢測中,為什么近紅外區(qū)域(900–1700 nm)比可見光區(qū)域(400–780 nm)更適合用于成分含量預(yù)測?
可見光區(qū)域主要反映色素類物質(zhì)的電子躍遷信息,而近紅外區(qū)域包含大量與C–H、O–H、N–H等官能團相關(guān)的分子振動和倍頻吸收峰,對淀粉、蛋白質(zhì)、水分和脂肪等關(guān)鍵成分更敏感。因此近紅外波段在定量建模中表現(xiàn)出更高的相關(guān)性和穩(wěn)定性,是白酒原料成分預(yù)測的核心光譜區(qū)。
高光譜成像在白酒原料檢測中是否可能替代所有傳統(tǒng)理化方法?
短期內(nèi),高光譜成像(HSI)還難以完全取代傳統(tǒng)理化方法。HSI 的優(yōu)勢在于快速、無損、多指標(biāo)并行檢測,尤其適合原料入廠篩查和生產(chǎn)過程在線監(jiān)測。但在絕對定量分析、痕量成分檢測和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)認證方面,化學(xué)分析仍然是不可替代的權(quán)威手段。未來更可行的路徑是“分工協(xié)作”:HSI 用于大規(guī)模實時篩查與過程控制,傳統(tǒng)理化檢測作為仲裁與標(biāo)準(zhǔn)化驗證,從而構(gòu)建一個高通量快檢 + 權(quán)威驗證的雙軌質(zhì)量控制體系。
在高光譜成像的白酒原料檢測中,傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)方法與深度學(xué)習(xí)方法在建模性能和應(yīng)用價值上有什么主要差異?
傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)方法(如 PLSR、SVM、RF)通常依賴光譜預(yù)處理與特征選擇,模型結(jié)構(gòu)相對簡單、計算成本低,具有較好的可解釋性,適合小樣本和單一模態(tài)建模。但在面對高維、多模態(tài)、非線性特征時,往往存在泛化能力不足、對噪聲敏感的問題。
相比之下,深度學(xué)習(xí)方法(如 CNN、LSTM、CLNet、DD-FACM、MSI-FusionNet)能夠自動學(xué)習(xí)光譜與圖像的深層特征,具備端到端的建模優(yōu)勢,對復(fù)雜非線性關(guān)系和大規(guī)模數(shù)據(jù)表現(xiàn)更優(yōu)。例如,在高粱成分預(yù)測中,CLNet 的 Rp2 接近 0.99,顯著高于傳統(tǒng) PLSR 模型;在品種識別任務(wù)中,多模態(tài)深度融合模型的準(zhǔn)確率可接近 100%。不過,深度學(xué)習(xí)模型計算成本更高,對樣本量依賴較大,且可解釋性相對不足。因此,二者的關(guān)系不是“替代”,而是“互補”:傳統(tǒng)方法適合快速基線建模與小規(guī)模應(yīng)用,深度學(xué)習(xí)更適合高通量檢測和復(fù)雜場景中的精細化識別與預(yù)測。
往期回顧
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