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【我与近红外的故事】田高友：永远在路上

又又1990

2017/07/18

近红外分会专版

永远在路上
------我与近红外故事
田高友
自从受褚小立博士的邀请，让我写一篇“我与近红外故事”，我忐忑不安，不知道写什么，主要是因为我已经多年没有开展近红外光谱相关领域研究。近红外光谱技术发展日新月异，行业发展欣欣向荣，我岂敢在近红外光谱老前辈、专家们说什么，那不是班门弄斧吗？数次启笔，数次停笔，数次易稿。这段时间，我决定以“永远在路上”来谈谈我与近红外光谱的故事，主要是因为我被一名默默无闻的美国老爷子事迹所感动了。这一年，我在美国进行访问学习。我曾与一位82岁高龄的老爷子共事数周。他十几年前退休于一家世界著名公司的技术工程师。退休后，因兴趣和爱好自费攻读了数个不同领域的硕士学位。5年前，开始在现在的实验室攻读新能源方面的硕士学位。在与之共事期间，他自己设计实验装置，搭建实验台，现场取样和实验。工作量之大、工作强度之高，让我一个岁数小他一半的年轻人都感觉难以承受，他却精力充沛。因做具体的工作，无法发表高质量的文章，迟迟无法毕业，现在依然在为硕士论文奋斗。一个普普通通的工程师，因热爱而工作不止，为自己爱好而奋斗不已。尽管这件事与近红外无关，但是我写出来一方面是鞭策自己，另一方面想与大家分享，希望有所帮助。
1、结识近红外光谱
2001年至2004年，我在石油化工科学研究院近红外光谱团队攻读博士学位。我博士研究内容为小波变换用于柴油近红外光谱分析，研究将小波变换用于柴油近红外光谱数据压缩、数据压缩、模式识别以及模型传递等方面。采用小波变换的cAj（近似分量）系数用于重构光谱，可以将光谱数据压缩至原来的1/2^j，保留光谱主要信息；利用cAj与微分（DIF）处理联合使用，结合偏最小二乘方法（PLS），分析柴油质量指标，即cA-DIF-PLS方法，不仅建模速度快，而且能够降低光谱噪音，提高建模精度。采用小波变换cD_j（细节分量）系数作为光谱变量，结合PLS算法，即cD-PLS，分析柴油质量指标，不仅建模速度快，而且分析准确度高，其分析偏差与传统的微分预处理方法一致。采用小波变换系数（WT）和小波包变换系数（WPT）结合主成分分析（PCA）、贝叶斯（BAYES）等方法，即WT-PCA、WPT-BAYES，可以成功实现柴油的种类和牌号的识别；采用小波变换系数WT,结合传递（DS）和分段传递（PDS）技术，即WT-DS和WT-PDS，实现了不同仪器之间柴油质量指标模型传递；通过优选抗仪器干扰强的小波变换系数，结合PLS方法建立稳健性模型，即WT-PLS，实现不同仪器之间的无标传递。
2004年-2009年，在北京油料研究所近红外光谱分析团队进行近红外光谱仪器的批量生产、模型数据库建立和维护以及分析方法标准建立工作。对数十台批量生产的仪器进行出厂前的性能评价，建立相应的仪器评价指标、评价方法；建立和维护汽油、柴油、煤油的数学定性和定量模型；采用模型传递技术或混合建模技术，解决近红外光谱仪器的数学模型传递实际难题；建立轻质石油产品的近红外光谱分析方法，确定了分析偏差。近几年工作有一个非常深刻的认识：解决仪器的长期稳定性以及不同仪器之间的一致性等难题对该技术的推广应用尤为重要。相对于拉曼光谱和中红外光谱而言，从仪器环境适应性、分析准确性以及经济性等指标来分析，近红外光谱技术在油料质量分析方面具有明显的优势。但是因为近红外光谱仪器的稳定性和一致性问题的存在，所以在使用过程中，需要用户定期的维护和更新模型，增加了用户使用难度和维护成本高，已经严重影响了该技术在某些特殊行业的应用。
2009年-至今，在北京油料研究所继续从事油料快速分析仪器和技术的研究。尽管很少进行近红外光谱领域研究工作，但是一直在关注近红外光谱技术的发展，重点在论证手持式或便携式近红外光谱分析技术。
2、受益于近红外光谱分析技术
参加工作后，从事近红外光谱方面的研究相对较少，但是我的科研工作已经得到了近红外光谱法分析技术的恩惠。比如，在从事油料中红外光谱分析方法研究过程中，借助于近红外光谱分析的多元分析技术以及中红外光谱特点，研究了一系列油料中红外光谱法分析专利技术，解决了润滑油、燃料的质量分析技术难题，编制了中红外光谱分析化学计量学软件。又比如，在从事油品应用课题中，会利用统计分析、因子分析、PCA分析等数学方法，研究影响油料品质的规律和因子，提高了课题研究质量和深度。
3、感恩于近红外
在我人生很重要阶段，接触了近红外光谱领域，最大收获是在这个领域里，从各位专家教授里学会了治学精神，结识了许多朋友。首先，恩师的一丝不苟的严谨的治学态度让我受益终身。我经常给我认识的人举两个恩师的例子。一个例子就是恩师前前后后三个月，逐字逐句对我的博士论文初稿、第二稿、定稿等进行修改。另一个例子，恩师在近九十高龄时，在软件发布前，亲自对化学计量学软件的各个功能、按键进行检查。其次，近红外光谱团队是一个充满温馨、和谐和正能量的团队。在三年的博士学习阶段，我充分体会到家的温暖。我能够顺利的毕业，与师兄师弟的无私帮助分不开的。他们无论从学习、工作和生活上对我无微不至的关心，让我一个对数学和计算机充满恐惧的学生能够顺利从近红外光谱专业毕业。另外，参加工作后，他们一如既往的关心支持我，在他们鼎力协助下，攻克了一个又一个科研难题。最后，仪器厂家鼎力配合，使我顺利完成相关课题。在油料快速分析技术研究过程中，我与国外、国内的仪器厂家有了更多的接触，了解了它们的技术和文化。
4、结语-永远在路上
与近红外结缘后，恩师的严谨治学态度和近红外数学思维已经植入了我的科研工作中。无论我今后从事何种研究，我的骨子里已经有了近红外的影子，这将会永远成为我攻艰克难的一大利器，感谢近红外！！！。

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Kevin

第1楼2017/07/19

近红外，确实是个很有魅力的领域

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