電子鼻是模擬動物嗅覺器官開發出的一種高科技產品，響應時間短、檢測速度快、重復性好，其應用場合囊括環境監測、產品質量檢測、醫學診斷、爆炸物檢測等。隨著生物芯片、生物技術的發展、集成化技術的提高及一些納米材料的應用，電子鼻還將有更廣闊的應用前景。4月，

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IJAC最新發表綜述，一文盡覽電子鼻技術的軟件算法、硬件組件、應用領域及未來發展，全文開放獲取！全文下載(開放獲取):https://link.springer.com/article/10.1007/s11633-019-1212-9當期完整目錄：高被引Top團隊綜述 & 最新精選好文創新的關鍵在于靈感：圖像處理的興起受視覺啟發，而電子鼻(electronic nose錛 EN)，又稱氣味傳感器、多傳感器陣列(multi-sensor array)、人工鼻(artificial nose)、嗅覺系統(odorsensing system)、電子嗅覺測量器(electronic olfactometry)等，其發明則受嗅覺的啟發。嗅覺系統可幫助生物更好地感知環境、發現潛在的危險、識別及區分食物。圖片來源網絡從技術層面，因為氣味中自然交織著多種化學物質，因此對氣味進行自動識別及分類是一項極具挑戰的任務。氣味自然交織可分為三類：協同(synergism)、補償(compensation)、遮蔽(masking)。"協同"指兩種及以上不同物質發出氣味並相互交織，使得混合後的氣味濃于單一物質的氣味；"補償"指一種成分的氣味抵消另一種成分的氣味；"遮蔽"指一種宜人的氣味(pleasant odor)與另一種不良氣味(unpleasant odor)融合。電子鼻技術出現前，

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學界尚無法對一般情況下的化學混合物做高精度分析及成分分離。隨著電子鼻設備的發展，一些研究可以測量氣味強度、認識氣味交互及傳感器對氣味交互的反應。盡管檢測特殊氣味的研究始于20世紀20年代，借助化學電子傳感器陣列(chemical electronic sensor array)來檢測氣味的想法卻在20世紀80年代早期才出現，但那時受傳感器技術的限制，這一想法還無法實現。20世紀90年代晚期，"電子鼻"概念正式提出，其最初的定義是: "由多傳感器陣列組成、可用于檢測一種以上化學成分的設備"。隨後，傳感器技術的發展及更多研究可能的實現很好擴展了電子鼻技術的應用範圍。近年來，EN技術已經覆蓋農業、水及食品產業、醫藥、安全系統等諸多領域，具有響應時間短、檢測速度快、成本低等優良性能。圖片來源論文上圖展示了生物嗅覺系統(biological olfactory system)與電子鼻技術(EN technology)的相似之處。電子鼻的電子傳感器陣列(electronic sensor array)對應著鼻子的嗅覺感受器(olfactory nose receptors)，

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可檢測空氣中的化學物質。在生物嗅覺系統中，

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被感受和捕捉的氣味分子會作為輸入信號傳入嗅球(olfactory bulb)，由嗅球對氣味信息進行處理。而後，大腦中的嗅皮質(olfactory cortex)對氣味進行描述，並最終識別出氣味。類似地，在電子鼻技術中，預處理器(preprocessor)首先對捕捉到的氣味信號進行特征提取。基于所提取的數字簽名(extracted digital signatures)，電子鼻再利用數據分析、模式識別、機器學習相關算法來識別及區分輸入氣味。圖片來自網絡兩者比較後可知，電子鼻技術由硬件和軟件兩部分組成，軟件部分相當于生物的"大腦"，硬件部分相當于"嗅覺感受器"。具體而言，軟件部分主要包括一個數據處理單元(data processing unit)，可借助感受到的化學物質(sensed chemicals)的數字簽名(digital signatures)，識別出所捕捉的每一種氣味並對其進行分類。硬件部分主要指傳感器陣列(sensor array)。由于電子鼻的主要任務是檢測並區分多種氣味，因此傳感器陣列通常包括各種不同類別的傳感器，

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不同傳感器可檢測出不同化學物質。完成特定任務時，電子鼻技術的關鍵在于找到合適的傳感器。總而言之，要想成功構建出一套電子鼻系統，就要有合適的硬件及高效的軟件做為支撐。本文在完整綜述電子鼻技術的同時，也討論了其軟硬件組件的固有特性(characteristic properties)及軟硬件在完成任務時的重要性。當前學界已經發表了一些綜述，

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但主要聚焦電子鼻技術中的特定子課題，如作為電子鼻技術軟件組件的各類傳感器，食品行業中的電子鼻技術，作為電子鼻技術軟件組件的神經網絡。不同的是，本文不僅對電子鼻各應用領域做了系統的綜述，還廣泛探討了軟件相關算法、最常用的傳感器類型及其作為實用硬件組件(practical hardware components)的屬性。本文其餘部分內容如下：第二部分主要介紹了電子鼻技術及其主要組件，第三部分討論了電子鼻技術的廣泛應用及相關課題，第四部分提出當前電子鼻技術所面臨的挑戰，第五部分對未來研究方向做出展望，第六部分是結論。Electronic Nose and Its Applications: A SurveyDiclehan Karakaya錛 Oguzhan Ulucan錛 Mehmet Turkan摘要：In the last two decades錛 improvements in materials錛 sensors and machine learning technologies have led to a rapid extension of electronic nose (EN) related research topics with diverse applications. The food and beverage industry錛 agriculture and forestry錛 medicine and health-care錛 indoor and outdoor monitoring錛 military and civilian security systems are the leading fields which take great advantage from the rapidity錛 stability錛 portability and compactness of ENs. Although the EN technology provides numerous benefits錛 further enhancements in both hardware and software components are necessary for utilizing ENs in practice. This paper provides an extensive survey of the EN technology and its wide range of application fields錛 through a comprehensive analysis of algorithms proposed in the literature錛 while exploiting related domains with possible future suggestions for this research topic.關鍵詞：Artificial intelligence錛 machine learning錛 pattern recognition錛 electronic nose (EN)錛 sensors technology全文下載(開放獲取)：https://link.springer.com/article/10.1007/s11633-019-1212-9高被引Top團隊綜述& 最新精選好文高被引Top1團隊綜述：圖像、圖形及文本領域的對抗攻擊及防禦【精選好文】服務機器人物品歸屬關系學習新策略【專題好文】基于神經網絡的新型乳腺癌檢測框架【最新專題】智能醫療 & UAV控制 & 情感識別【特別策劃】聚焦全球、優質成果港科大-微眾AI楊強團隊：用于生成對話系統的遷移多層注意力網絡2019高被引學者論文精選美國蒙莫斯大學：基于深度學習的手勢識別及無人機控制自動化所陶建華團隊: 基于真實環境的面部表情分析陶建華團隊：基于半監督梯形網絡的語音情感識別【綜述】美外籍院士Brian Anderson: 社交網絡中輿論動力學研究進展2020年國際學術會議參考列表【最新】2020年4月會議變動匯總一款強大的公式編輯器【科研戰”疫”】IEEE ICAC’20 征稿！如何在不平坦的科研路上狂奔？復雜公式轉LaTex：一張圖片，三步搞定！提升科研效率的幾款小工具【主編報告】如何寫好一篇學術論文?文章信息鏈狀Pt-Ni納米顆粒的制備、表征及高效電催化性能徐克欣錛 夏田雨錛 週亮錛 李順方錛 蔡彬錛 王榮明錛 郭海中物理學報. 2020錛 69 (7): 076101背景介紹直接甲醇燃料電池(direct methanol fuelcell錛 DMFC)作為一種綠色無污染能量轉換設備無可厚非成為了當今的研究熱點。貴金屬Pt是催化DMFC使其將化學能順利轉化為電能的最佳選擇，但貴金屬Pt存在地殼含量低、價格昂貴、反應動力學差以及易中毒等缺陷，不能大範圍應用于工業生產，而引入過渡金屬元素形成Pt基雙元材料(Pt-M錛 M=Ni錛 Co錛 Fe等)能夠大大改善上述問題。文章導讀在眾多Pt基納米催化劑中，小尺寸納米顆粒具有較高的比表面積，可以提供更多的活性位點來增強催化活性，而一維納米線由于其長度優勢，在催化反應中具有良好的結構穩定性。結合兩者的結構和性能優點，作者設計出了一種具有一維鏈狀結構的Pt-Ni合金納米顆粒(chain-like Pt-Ni nanoparticles錛 Pt-Ni CNPs)，以平衡由于尺寸效應引起的催化活性與催化穩定性之間的矛盾(納米催化劑的尺寸越小，活性越高，而穩定性越差；反之亦然)。本工作採用簡便的一步溶劑熱法直接合成具有富Pt表面的Pt-Ni CNPs，高分辨透射電子顯微鏡結果表明該納米結構具有巧妙且獨特的微觀形貌──由平均尺寸約為10納米的納米顆粒和直徑約為3納米、長度為幾百納米的納米線組裝而成(如圖1所示)。圖1(a) Pt-Ni CNPs的TEM圖像，插圖是納米顆粒的直徑分布統計圖；(b) 高分辨率下單根Pt-Ni CNPs的TEM圖像；(d)和(e)分別為(c) Pt-Ni CNPs中Pt和Ni的元素分布。將該納米結構應用于DMFC催化甲醇氧化反應(methanol oxidation reaction錛 MOR)時，制備得到的Pt-Ni CNPs能夠巧妙結合納米顆粒高比表面積和一維納米線高結構穩定性的優勢，顯著增強在酸性環境中的催化活性和穩定性。在催化MOR時，Pt-Ni CNPs的比活性和質量活性分別為3.86 mA·cm-2 和 2.06 A·mgPt-1，分別是商業Pt/C催化劑 (0.51 mA·cm-2和0.36 A·mgPt-1) 的7.6倍和5.7倍(如圖2（a）所示)。從圖2（b）中可以看出，Pt-Ni CNPs的起始電位明顯低于商業Pt/C，表明在催化MOR時，Pt-Ni CNPs具有更高的能量轉換效率和更強的動力學行為。此外，經過1000次循環伏安法測試後，Pt-Ni CNPs仍保留91.2％的活性，而商業Pt/C的活性僅剩餘初始值的4.4％(如圖2（c）所示)。該納米結構獲得優異催化活性和催化穩定性不僅得益于同時具備了納米顆粒和納米線的優勢，還因為納米顆粒由納米線串聯銜接，將會更加有利于電子的傳遞和轉移，同時還能夠在很大程度上改善磁性納米顆粒團聚的現象。圖2 Pt-Ni CNPs和商業Pt/C催化劑在催化MOR時的(a)質量活性和比活性; (b) LSV曲線，插圖是電流密度達到0.3 A·mgPt-1所需提供的電位值; (c) 1000圈循環前後比活性對比。Pt-Ni一維納米結構能夠為同時獲得高催化活性和高穩定性的Pt基納米催化劑提供新的制備策略，這一發現將會有效促進直接甲醇燃料電池的進一步開發和大規模工業應用。作者介紹郭海中，

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男，1977年生，鄭州大學物理學院教授，博士生導師，校特聘教授，河南省教育廳高校創新團隊帶頭人。1996─2000年，

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中國科學技術大學物理系本科；2000─2005年，中國科學院物理研究所碩-博研究生；2005年7月─2009年4月，分別在美國阿拉巴馬大學、路易斯安妮州立大學等大學做博士後和研究助理；2009年5月─2017年2月在中科院物理所工作，任副研究員、博士生導師；2017年2月至今，在鄭州大學物理學院工作。研究方向：多功能氧化物低維結構材料的制備、物性調控及應用；低維結構材料的催化。發表SCI論文100多篇，被SCI他引2200餘次，h指數27。授權國家發明專利10餘項。2010年獲得《饒毓泰基礎光學獎》優秀獎。全文鏈接：http://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.69.20200343熱點專題癌症生物物理表面低維結構的電子態調控慶祝南京大學物理學科成立100週年液晶光學及應用量子精密計量與操控計算物理的近期發展和應用硅基光電子物理和器件超導和關聯體系研究進展新型太陽能電池太赫茲物理軟物質研究進展超快強激光驅動的原子分子過程拓撲絕緣體高壓下物質的新結構與新性質研究進展光纖傳感電磁波衍射極限非晶物理研究進展與硅技術融合的石墨烯類材料及其器件研究拓撲經典波動磁斯格明子專題多鐵性：物理，材料及器件專題精密測量物理專題鐵基高溫超導發現十週年軟物質研究進展水科學重大關切問題研究量子相幹和量子存儲研究進展冷原子-分子物理等離激元增強光與物質相互作用鈣鈦礦光電器件與物理紀念黃昆先生誕辰百年拓撲物理前沿與應用非線性物理《物理學報》在淘寶店和微店上線，掃碼即可購買過刊和現刊。，