用AI驱动的微型光谱仪芯片，小如沙粒

加州大学戴维斯分校（UC Davis）的研究团队开发出一款微型芯片级光谱仪，体积仅约0.4平方毫米，接近一粒沙子大小。传统光谱仪依赖大型棱镜或光栅将光‘展开’成彩虹色带，而该芯片彻底摒弃了这种笨重的光学结构：它采用16个精心设计的硅基探测器，每个对入射光的响应略有不同，共同采集一组高度编码、含噪声但携带完整光谱信息的信号；再由一个全连接神经网络（经数千组数据训练）反向解码这些信号，准确重建原始光谱，分辨率达约8纳米——这解决了光谱学中的典型‘逆问题’。另一项关键突破是给普通硅光电二极管表面添加特殊‘光子捕获纹理’（PTST），使原本难以吸收近红外光（最高至1100纳米）的硅材料大幅提升了近红外灵敏度，这对需要穿透深层人体组织的生物医学成像尤为重要。此外，芯片还集成了高速传感器，可精确测量光子寿命，从而捕捉传统光谱仪无法识别的超快光与物质相互作用过程。整套系统抗电噪声能力强，适合在便携、低成本设备中稳定运行。这项融合人工智能与增强型硅传感的技术，有望催生新一代实时、高精度、微型化高光谱感知设备，应用场景包括手持式疾病筛查、可穿戴健康监测、野外环境遥感以及农产品品质快速分析。