Framtidens ljusanalys: kraftfull och prisvärd med bärbar spektrometer och maskininlärning

StockholmForskare vid UC Santa Cruz har tagit fram ett nytt, mycket litet spektrometer som både är prisvärt och enkelt att använda. Denna lilla enhet fungerar lika bra som vanliga spektrometrar, som ofta är betydligt större och dyrare. Till skillnad från de stora spektrometrarna, som kan vara lika stora som en byggnad och kostsamma, är dessa små versioner billiga och kan användas för många olika ändamål.

Den nya spektrometern är kompakt jämfört med äldre modeller. Den kan mäta ljus med extremt hög noggrannhet, ända ner till 0,05 nanometer. Tillverkning sker med enkla metoder vilket minskar kostnaderna. Dessutom används maskininlärningsalgoritmer för att öka noggrannheten i ljusmätningar.

Maskininlärning används numera inom spektrometri och ger en betydande förbättring. Det möjliggör noggranna mätningar utan behov av extremt exakt grunddata, vilket tidigare gjorde processen dyr och komplicerad. Algoritmen förbättras över tid, vilket förhöjer spektrometerns prestanda. Denna anpassningsbarhet gör det möjligt att skräddarsy spektrometrar för specifika forskningsändamål, som att studera särskilda typer av ljus från rymden eller analysera specifika kemiska sammansättningar.

Läs också:

Idag · 04:07

Astrofysiker löser gåtan bakom den mystiska zebrasingalen från Krabbnebulosans pulsar

Denna lilla spektrometer är inte bara användbar inom astronomi, men det är ett av dess huvudsakliga användningsområden. Den kan anslutas till teleskop på platser som Lick Observatory för att undersöka saker som atmosfärerna hos planeter utanför vårt solsystem eller vad mörk materia är. Eftersom dessa spektrometrar är billigare och enkelt kan anpassas, kan astronomer justera dem efter sina behov, vilket är svårt med större, äldre instrument.

Portabla spektrometrar kan revolutionera hur vi diagnostiserar hälsoproblem genom att erbjuda enkla och icke-invasiva sätt att upptäcka exempelvis fluorescens. De kan användas utanför laboratorier för att undersöka miljön eller identifiera kemikalier i olika sammanhang, såsom hälsotester och miljökontroller. Eftersom dessa enheter är lättanvända fungerar de utmärkt där det vore svårt att använda stora, komplicerade maskiner.

Framtiden för denna teknik beror på hur effektivt den kan utvecklas och expandera. Forskare föreställer sig system med många små chip som samverkar, där varje chip analyserar olika ljusdata och alla tillsammans ger detaljerad information om ljusbeteende.