Novel Application of Olfactory Sensor Arrays in the Detection of Food Allergens Using Artificial Intelligence

在开展项目时，您遇到的挑战时刻是什么，您是如何度过难关的？

尝试开发一种新型方法（如基于气味传感器的过敏原检测技术）会面临诸多独特挑战，其中主要挑战出现在算法训练的早期阶段。当时，我已收集了花生过敏原的训练数据，完成了机器学习算法的训练，正准备测试模拟准确率。本想将这次试验作为该方法的概念验证，却发现模拟准确率远低于预期，仅在50%至60%之间——这本质上与抛硬币或随机猜测无异。如此结果令人沮丧，尤其在项目初期阶段更是如此。

这时候，我感到迷茫无措，但仍开始尝试对训练数据和算法结构进行各种调整。我采用不同温度（加热或冷却）条件下的过敏原样本作为训练数据，还尝试了不同剂量和浓度的过敏原，但均无济于事。最终，我确定了算法参数的特定组合方案，使准确率大幅提升至约90%。尽管这一过程循序渐进，需要我在反复试错中持续坚持，但首次取得成功仍令人备受鼓舞。

在真实场景测试中，机器学习算法常因样本中存在但模拟测试未涵盖的变量而出现误判。当我的算法成功通过了对市售含过敏原产品的测试时，这成为项目推进过程中的重要“顿悟时刻”。项目初期，我主要致力于开发针对单一过敏原的检测算法，例如针对生杏仁、花生、开心果和核桃的检测算法。尽管这些初步成果令人欣慰，但我仍不确定设备在其他产品上的表现。于是，我在一些常见产品上进行了测试，如含鸡蛋成分的Twinkies蛋糕、杏仁麦片、核桃松饼等。起初我并未抱太高期望，但当真实产品测试的准确率与模拟测试一样稳定保持在90%以上时，我感到惊喜不已。

后续研究过程中，我又迎来了另一个类似的“顿悟时刻”——当时我测试了传感器能否检测芳香类食物中的过敏原。由于该设备基于嗅觉传感原理，我确信算法会受到其他香料气体成分的干扰。但出于好奇，我还是在含有香料和腰果碎的印度咖喱上进行了测试。我原以为这次测试的准确率会低至随机猜测水平，但当结果显示准确率超过85%时，这再次成为极具鼓舞性的重要时刻，让我备受激励。真实产品现场测试验证了算法的准确性，这进一步激发了我将该设备转化为实际产品的动力。

赛默飞世尔 JIC 之旅中最难忘或最出乎意料的经历是什么？

当我接到电话获知自己跻身STS Top30时，那一刻凝聚了我一年多来的辛勤付出与执着坚守。我感到无比狂喜，对即将到来的竞赛周满怀期待。更令人意外的是，这通电话是在我最始料未及的时刻打来的。那天早些时候我还在学校，放学后我像往常一样去参加乒乓球训练，一切看似与平常无异。然而在回家路上，我突然接到一个陌生号码来电。母亲催促我接听，这让我略感不安。尽管如此，我还是听从了她的建议，随后便听到了那个改变命运的通知——我成为了STS的决赛选手。我激动得难以自持，与科学协会工作人员通话时双手都在颤抖。我深知这是一生难遇的机遇，而事实也证明，这确实是我人生中最宝贵的经历之一。那真是充满魔力的时刻，至今我仍能清晰回忆起每一秒的细节。

决赛周期间，我们几乎马不停蹄地参加团队挑战赛、接受评审以及参与其他各项活动。不过，在难得的闲暇时光里，我们结识了其他青年创新者伙伴。也正是在这段时间，我们在一个最意想不到的地方建立了深厚的情谊。酒店里专门为我们设置了一间游戏室，我很喜欢那里洋溢的友好氛围与伙伴情谊，竞赛周的紧张感在这里消失得无影无踪。游戏室里，我最喜欢的时刻是有人提议打乒乓球。大家都觉得这是个好主意，但由于没有现成的球桌和球拍，我们一时不知该如何开展。尽管如此，我们还是开动脑筋、各显神通，用叠放的桌游盒子搭成球网，用木块充当球拍，最后还幸运地找到一个小塑料球。虽然这看似简陋，但我们在玩这个临时拼凑的乒乓球游戏时，尽情欢笑、享受其中，那段时光至今仍令我记忆犹新。

除了科学之外，你还喜欢做什么有趣的事情？

无论做什么，我都喜欢不断挑战自我，尝试新的媒介，学习新的技能，同时释放自己的创造力。这也促使我培养了艺术与动画制作的爱好。起初，我从绘画入手，画一些卡通风格的铅笔素描。后来，我更进一步，运用这些技能创作并出版了两部图像小说。之后，我开始思考如何进一步深化这一兴趣，于是开始尝试数字艺术。这又引领我涉足动画领域，我开始制作数字二维动画。我做过的一个特别喜欢的项目，是为亲朋好友制作个性化的生日动态表情图（GIF）。如今，我正在尝试三维建模与骨骼绑定，希望有朝一日也能制作三维动画。总体而言，艺术与动画为我的创意提供了施展的出口。尽管创作过程有时会枯燥乏味、困难重重，但看到最终精心制作的作品完美呈现自己的构想时，那种成就感无与伦比！