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杨辉华:近红外,我的中国心

实验室资讯网 更新:2016-09-22 点击: 论坛讨论 百度搜索
【导读】攻克核心器件,创新专用整机,离线在线检测,定性定量分析,软件作为服务,数据蕴含价值,模型传递共享,应用功成可期。......
标签: 近红外 杨辉华

   1 结缘近红外

  2004年,我在华东理工大学读博士,听时任国家中医药管理局副局长任德权先生关于中医药现代化的学术报告,觉得自己所学的信息技术能为中药现代化作点事,特别是在中药质量控制方面。于是,由任局长介绍,认识清华大学罗国安教授,了解到近红外可用于中药原药材评价,以及生产过程质量的在线监测。

  2 初识近红外

  2005年7月,进入清华大学分析中心(化学系)做博士后,合作导师罗国安教授、王义明教授。在这里,加入中药组,不久被任命为组长。由于我本科、硕士是自动化仪表专业,学过光谱仪,博士是模式识别智能系统专业,对算法较熟悉,同时曾在高校计算机系工作五年,几方面的知识都可以用得上,十分高兴。博士后期间主要研究化学计量学算法及共应用,同时开发项目需要的有关软件。入门主要看陆先生的书,以及袁洪福教授、褚小立博士等人的论文。实验主要在布鲁克(学院南路)、北京英贤仪器(丰台IBI)做,亲自做实验,取样或配样,测光谱,组内研究生做HPLC或HPLC-MS分析。在实验上,得到了姚建垣、周学秋两位老师的倾心指导和大力帮助。和写代码风格完全不同,做实验也充满乐趣。

  3 集成近红外

  在清华期间,罗老师、王老师让我在技术上负责上海绿谷、承德颈复康、吉林敖东、神威药业等企业的中药生产过程近红外光谱在线质量监测项目,涉及到中药水提、醇提、柱层析、混合等多种关键工艺过程。为解决药液引流、消除汽泡、滤除杂质、恒定温度、样品平流通过流通池,以及多通道样品轮流测量,和设备供应商一起,设计了样品预处理系统,开展硬软件集成。以前觉得大学里学的流体力学、传热学一直没有用,到此方恨少。近红外分析系统需要与药厂的工业自动化系统集成,甚至办公自动化系统集成,例如,在神威,我们一台工控机上安装了三块网卡,分别连接工控PLC、办公自动化系统和视频监控系统,实现按需互通,现在看来,也可算是早期的工业4.0呢。实验室有众多的化学专业博士后、博士生、硕士生,以及我在桂林电子科技大学指导的计算机专业硕士生(在此特别致谢罗老师、王老师),前后大概有20多位同学参与近红外科研项目,其中以肖雪、李灵巧为杰出代表。在清华的日子里,尽管工作量大,经常出差,熬夜取样(车间小睡),走夜路回宾馆(路上没车),但大家享受劳动的快乐,相处融洽,合作愉快,这些企业合作项目都很顺利。由于软硬件集成是我们自己做,所以系统的自动化程度很高,特别是在生产线自动取样十分方便。经过大家共同努力,项目都取得了理想的应用效果,如承德颈复康在国内最早在生产线上实现药粉混合过程均匀度在线监测,吉林敖东、神威药业则对提取、柱层析等生产过程进行实时在线质量监测,包括异常监测、定性或定量分析、柱层析样品收集起点终点判断等。项目也得到了国家和科研团体的关注,如全国人大常委会副委员长桑国卫院士、国家中医药管理局王国强局长,以及中国仪器仪表学会领导专家等,曾多次到有关项目现场考察指导。2009年,颈复康项目成果获承德市科技进步一等奖、河北省科技进步三等奖。2012年,神威药业项目成果获河北省科技进步一等奖,2014年进一步获得国家科技进步二等奖。

  4 开拓近红外

  团队提出了Isomap-PLS、LLE-PLS等流形学习建模方法;发展了近红外光谱分析的并行计算系列方法,如基于MapReduce的PLS方法,基于CPU、GPU并行计算的PLS,以及交叉验证(Cross Valiation)的并行化方法。在2012年全国近红外光谱大会上,提出近红外光谱分析网络及化学计量学计算软件作为云服务(SaaS)的理念。在2016年全国近红外光谱大会上,提出近红外光谱的深度学习建模方法。团队开发的近红外光谱分析系列软件,成功应用于制药及其它领域,一些系统一直在用。2013年,团队有关成果荣获广西科技进步二等奖。

  5 服务近红外

  作为分会的一员义工,本人有幸参与了前期的专委会和现在的分会从筹备、成立直到现今的许多重要活动,并为之尽心服务。参加了全国历届近红外光谱大会,以及第一届ANS 2008,泰国ICNIRS 2009,参与第446次香山会议筹备并担任会议秘书,并于2012年在桂林成功举办了全国第四届近红外光谱大会。参与创办了学会会刊,刚开始为季刊。参与了多次院士专家慰问活动。另说一红一黑两件轶事。专委会正式成立于2009年6月6日,这个日子由我建议,并得到采纳,感觉开门很红火,一直到现在都红火。我及团队负责了学会网站域名www.ccnirs.org设计及申请,网站开发、运营及维护,网站早期还真是被黑过几次。因此,近红外人不仅要玩得转模型,还得要斗得过黑客。在互联网、云计算和大数据的时代,这可能真不是一个笑话。

  6 标识近红外

  特别有意义的是,在学会成立之初,我和袁洪福、刘慧颖、韩东海、褚小立等老师共同创意了学会Logo,即我们现在所用的CCNIRS标识,并请清华美院的杨志博士后设计实现。Logo含义臆解如下,欢迎拍砖,共同完善,形成官方终版。从颜色看,红色中国心,来自故宫红墙,世称中国红;外围之大C,来自青花瓷,人谓国宝,内外满满的中国情。从形状看,Logo由CCNIRS字母组成,主体是一个大小同心圆,圆代表圆满、和谐,小圆是中国,大圆是世界,两圆同心,世界同德。满招损,谦受益,故圆中有缺。这个缺口就我们通过近红外光谱分析技术来感知中国和(物质)世界的窗口。Logo中央的两个C巧妙地融合并镶嵌在一起,中央红色小圆恰如近红外光谱仪的光源;外面是字母NIRS,小液滴似样品,曲线像光纤、电线、分光及探测器;线条幻变呈现出光线波动之特性,颜色渐变表征了光谱之本质,浑然大圆如同仪器外壳,整个Logo宛如一幅近红外光谱仪之写意漫画。

  7 感恩近红外

  近红外分会是一个特别温馨、特别和谐,有作为、有担当的集体。在这里,得到了诸多贵人鼎力相助,感恩罗国安老师、王义明老师,尊敬的陆婉珍先生,袁洪福、褚小立、邵学广、梁逸增、胡昌勤、韩东海、刘慧颖、严衍禄、林金明、张新荣、张卓勇诸位大教授,燕泽程主任,姚建垣总,以及清华、华理、江中、桂电、神威、敖东、颈复康、绿谷、英贤、聚光和布鲁克那些共同奋斗、无私帮助的朋友们!感恩所有的先行者和同行们!

  8 寄语近红外

  攻克核心器件,创新专用整机,

  离线在线检测,定性定量分析,

  软件作为服务,数据蕴含价值,

  模型传递共享,应用功成可期。

  北京邮电大学人机智能研究室

  桂林电子科技大学

  杨辉华

  2016.09.18

(来源:仪器信息网)

(责任编辑:子豪)

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