實時檢測室內空氣中細菌真菌含量的機器學習方法

2021-01-07 中文科技資訊

　　室內空氣品質和人們的健康密切相關。近年來的科學研究表明，室內空氣中的PM2.5和PM10含量和室內空氣中細菌、真菌含量有顯著相關性。然而，測量室內空氣中細菌、真菌含量需要經過複雜、長達一周以上的採樣和培育分析。因此，如何能越過複雜的培育測量，從而達到實時測量室內空氣中的真菌細菌含量，一直是個令人頭疼的問題。

　　近年來機器學習的進展日新月異，尤其阿爾法狗擊敗頂級圍棋手的新聞還記憶猶新。最近，Hao Li(德克薩斯大學奧斯汀分校，University of Texas at Austin)和Guoqing Cao(中國建築科學研究院，China Academy of Building Research)等科研人員通過分析室內空氣環境數據，發現室內空氣中的PM2.5、PM10、溫度、溼度和二氧化碳濃度均與室內空氣中細菌、真菌含量有著直接或間接的聯繫(圖一：室內空氣中細菌濃度和各項室內空氣指標的潛在聯繫)。

　　圖一

　　進而，通過利用機器學習對實驗數據進行分析，他們以室內PM2.5、PM10、溫度、溼度和二氧化碳濃度作為自變量，分別對細菌和真菌建立了兩套人工神經網絡預測模型(圖二：人工神經網絡對實時真菌含量的預測算法圖)。他們的預測結果表明，無論是細菌還是真菌，都能夠通過合適的人工神經網絡模型對其進行實時、極速、準確的預測。

　　圖二

　　相關學術文章

　　Liu, Zhijian, Hao Li, and Guoqing Cao. "Quick estimation model for the concentration of indoor airborne culturable bacteria: an application of machine learning." International Journal of Environmental Research and Public Health 14, no. 8 (2017): 857.

　　Liu, Zhijian, Kewei Cheng, Hao Li, Guoqing Cao, Di Wu, and Yunjie Shi. "Exploring the potential relationship between indoor air quality and the concentration of airborne culturable fungi: a combined experimental and neural network modeling study." Environmental Science and Pollution Research (2017): 1-8.

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