从国际会议看近红外光谱技术及应用发展的几个关键问题——第21届国际近红外光谱会议参会随想

出发前，怀着满满的期待。三年来几乎没有与国际同行面对面交流，期待与近红外光谱领域“老朋友”的见面，期待能在此次会议上听到更多的研究进展，期待国际同行能更多地了解我国的研究成果。同时，此次会议在奥地利因斯布鲁克召开，也期待看到坐落在阿尔卑斯山谷之中的美丽小城。

一路顺利，8月19日晚抵达因斯布鲁克。古老的欧式建筑，散发着浓郁的文化气息。古城的街道有些狭窄，但更显热闹和繁华。因斯布鲁克皇宫（霍夫堡宫）、黄金屋顶、安娜柱，都充分显示了这座城市悠久的历史和灿烂的文化。

因斯布鲁克街景

第二天一早报到，看到了会议的安排与日程。会议的开幕式照例安排在下午5点。会议主席介绍了会议的筹备与参会代表情况，然后是地方政府嘉宾和主办方因斯布鲁克大学的嘉宾讲话。简短的开幕式后是两场大会报告，随后进入会议的独特环节——民族文化表演。本次会议安排了热情欢快的阿尔卑斯山区特色舞蹈——拍腿舞，优美的旋律和动感的节奏把现场的气氛推向高潮，并集体移步会议大厅进入”get together”环节，在热烈的气氛中进行了交流。

本次会议有387名参会代表，来自37个国家，其中中国代表19名。会议安排了3场获奖报告，7场大会报告（plenary），14场邀请报告（keynote），80场口头报告（oral），另外还安排了160篇论文的墙报（poster），并安排了26位作者进行快速口头讲演（flash talk）。从口头报告会议日程的安排看，“农业、乳品业与食品”的报告最多，安排了4个时段；“化学计量学”、“基础理论与仪器”和“高光谱成像”分别安排了两个时段；“水、土资源与环境”、“PAT与工业应用”、“制药、诊断与生物技术”、“发展趋势”各安排了一个时段。“水光谱组学”没有安排单独的时段，而是作为“水、土资源与环境”专题的主要内容。“功能近红外光谱（fNIR）”的内容没有出现在日程之中。可见，在近红外光谱领域中，传统内容依然为主导，而新的研究内容发展相对较为缓慢。

“近红外光谱分析技术需要与其他分析化学技术相结合”

三场获奖报告各具特色，分别从建模方法、散射光的影响和个人的研究经历提出了新的科学问题或建议。大会报告大多是针对某一领域的应用展开历史性的回顾以及给出高屋建瓴的体会与建议，如学科交叉、绿色可持续发展等，但某些报告还是提出了鲜明的观点。例如，开幕式上的两场大会报告分别针对古今医药分析和疾病诊断标志物分析问题总结了近红外光谱的研究进展，同时明确指出近红外光谱分析技术需要与其他分析化学技术相结合，多种分析手段的结合是解决实际问题更有效的策略。尽管近红外光谱分析技术在过去的几十年里得到了快速发展，但光谱的分辨率较低、信号较弱等固有缺陷仍使其难以在结构分析、微量成分高灵敏检测等方面发挥作用。尽管在多元校正等化学计量学技术的帮助下在实际复杂样品快速分析方面崭露头角，但在科学研究方面的应用仍不如人意。因此，希望在今后的工作中进一步加强基础研究，深度剖析近红外光谱中隐藏的信息，发展更好的信息挖掘方法，拓展近红外光谱的应用。同时，在解决实际问题的过程中，不要对近红外光谱技术抱有过高的希望，结合其他分析化学手段获取更多分析体系的信息可能让我们更容易地解决问题。

“Chemometrics is more than algorithms”

作为一名化学计量学工作者，我更多关注了本次会议上关于化学计量学方法与应用方面的报告。虽然化学计量学主题只安排了两个时段，但其他专题的报告中几乎都使用到了化学计量学方法。这是近红外光谱的特点决定的，分辨率低、谱峰重叠等决定了只能用多元校正进行定性定量分析。但是，专注于化学计量学算法研究的报告并不是很多，部分报告仍针对偏最小二乘算法在特定数据中的正确应用问题而努力，也有一些报告针对散射矫正、噪声滤除、模型监控、变量选择等问题开展了研究工作。另外，虽然个别报告中提到或使用了深度学习模型，但本次会议上关于深度学习和人工智能（AI）的论文并不很多。在讨论环节中，有人建议应该明确机器学习、人工智能等概念的涵义以及与传统化学计量学算法的关系。我比较认同这样的建议，在国内会议上也提过类似的建议。我最认同的报告来自Tom Fearn教授（上一届国际近红外光谱理事会主席），题目是“Chemometrics is more than algorithms?” 他明确表示，尽管他用了问号作为题目，答案是肯定的。当前过分地强调了建模方法，对采样、测量、实验设计以及对所研究问题的理解和解释等的重视程度明显不足。讲演过程中他强调了数据质量的重要性，说明了过拟合模型和间接相关模型的风险以及模型验证的重要性。最后，他指出：也许有一天会出现近红外光谱建模的AI系统，但它一定不是算法的堆积，算法只是AI系统的一小部分。我在2021年北京会议上的报告总结了三条建议，即数据质量最重要、偏最小二乘方法基本够用（不要过分依赖算法解决问题）、不要过分优化模型（避免过拟合），真是不谋而合。近年来，我特别强调建模的流程和规范，并建议了模型验证的方法与技术，看来是十分必要的。

此次，我提交的会议摘要是关于水光谱探针的内容，利用化学计量学方法提高光谱的分辨率或提取光谱中的高分辨信息，然后用于化学过程研究。由于没有水光谱组学的专题，报告被安排在“基础理论与仪器”专题。尽管做同类研究的同行较少，但大家对利用化学计量学方法改善光谱分辨率、利用近红外光谱研究水的结构与功能等还是比较感兴趣的。近年来，近红外漫反射光谱应用方面的方法与技术日趋成熟，开展一些理论性的基础研究也许是一种好的选择，可以为进一步拓展近红外光谱的应用领域奠定一些理论基础。

会议于今天（8月24日）胜利闭幕，颁发了最佳墙报奖。四天的会议在匆忙中度过了。除会场上的交流外，会议期间见还到了多位国内外同行，同时也认识了多位在国外工作或留学的同行，期待在今后会有更多的交流与合作。下次会议将于2025年6月8-12日在意大利罗马举行，期待再次相会。

中国参会代表合影

南开大学 邵学广

2023年8月24日星期四 于因斯布鲁克