从可见到近红外的光明之路

杜一平　(华东理工大学)

作者简介

杜一平，男，华东理工大学教授，理学博士，博士生导师。现任华东理工大学上海市功能性材料化学重点实验室副主任。先后于1981年、1987年和1999年就读于齐齐哈尔轻工学院(今齐齐哈尔大学)、华东化工学院(今华东理工大学)和湖南大学，分别获得分析化学专业学士、硕士和博士学位。2002—2003年在日本关西学院大学(Kansei Gakuin University)尾琦幸洋(Ozaki)教授课题组，作为博士后从事分子光谱和化学计量学方面的研究工作。发表研究论文160余篇，申请专利12项，授权7项。主编出版《化学计量学应用》、《分析化学计量学》、《现代仪器分析方法》(第一版和第二版)等著作。2006年获Buchi近红外光谱奖(BUCHI NIR AWARD) 。2010年成功组织承办了第三届全国近红外光谱学术会议和第二届亚洲近红外光谱学术会议。现为《光谱学与光谱分析》《理化检验化学分册》编委，中国化学会会员，计算机化学专业委员会委员，中国仪器仪表学会近红外光谱分会副理事长，中国仪器仪表学会分析仪器分会理事，上海市化工学会红外协作组组长。

随想：可见光，可见之光，赠予人类一个绚丽多彩的世界。牛顿老先生，用手中之魔镜，照耀出一个七彩斑斓之谱，从此，人们认识到未知世界的真谛。后来又出了个什么近红外光，看不见、摸不着，神秘兮兮。牛老先生之魔镜一照，呈现的不是色彩世界，而是绵延起伏的群山，群山之中雨雾缭绕，隐藏着不可告人的秘密，人们垂涎欲滴，却无能为力，探秘之路异常艰辛。听说人们又找到了一个神眼，叫作化学计量学。相传该神眼太神奇了，居然能拨云见日，从群山之中嗅到真金白银的味道。于是无数中华好儿女踏上了近红外之路……

1990年我硕士毕业，回到老家齐齐哈尔，任教于齐齐哈尔轻工学院。怀揣着年轻人不甘寂寞之心，又得益于罗国安老师的新作《可见紫外定量分析及微机应用》（1988年出版）的启发，我开始做科研了。然而从何下手呢？教研室只有72型分光光度计，于是我的科研就从可见光谱开始了，而做的是卡尔曼滤波、因子分析，后来知道这就是化学计量学。

1999年认识了梁逸曾教授，成了他的学生，这是我一生中最幸运的事情之一。从这时候开始，我才真正开始从事化学计量学了。2011年，当时就职于布鲁克公司的周学秋先生到访梁老师的实验室，我第一次接触到了近红外光谱，没想到从此后我的人生与近红外就分不开了。

真正做近红外光谱研究工作应该是2002年底我在日本关西学院大学尾崎幸洋（Yukihiro Ozaki）教授课题组做博士后开始的。近红外光谱分析和化学计量学是尾崎教授重要的研究方向，我的博士后课题就是用化学计量学解决近红外光谱分析方面的问题。

尾崎教授是国际物理化学和光谱领域的知名教授，担任很多国际杂志的主编、副主编和编委职务。在国际近红外光谱界他的知名度很高，2009—2013年间还担任亚洲近红外光谱学会主席之职。值得一提的是，尾崎教授对中国非常友好，他担任包括吉林大学、中科院长春应用化学研究所、北京大学、上海交大等很多国内著名学府和科研单位的客座教授或荣誉教授。在尾崎小组工作和学习过的中国科技人员不下60人（不完全统计），访问过该小组的中国人就更多了。尾崎教授也经常受邀来中国访问和参加学术会议。

当时，尾崎小组与一家日本著名的国际公司合作开发无损检测人体血糖的近红外光谱仪器，我的主要工作就是为该仪器采集的数据做数据分析。每个月都有大量的实际病人的近红外光谱数据和血糖检测数据发给我，我研究数据处理算法，期望提高模型的预测精度。该项目的研究人员对很多病人进行长期的监测，每次测量前让病人喝下一杯葡萄糖水，用仪器探头在手臂内侧无出血检测近红外光谱。送到我手上的有三年连续的监测数据，每年都有数千甚至是上万条光谱，日本科研人员的严谨工作态度令人印象深刻。

我在尾崎小组经历的一件难忘之事就是有机会见到了具有近红外光谱之父之称的Karl N. Norris教授，他是最早开展近红外光谱研究并应用于农产品检测的人。2003年11月，我参加了在日本筑波召开的日本全国近红外光谱会议，大会邀请了Norris教授参加，并为其颁发了日本近红外国际奖。会上终于见到了近红外的开山鼻祖。而且在这次会议上，尾崎教授邀请Norris教授访问我们的小组，这让我有了进一步接触他的机会。Norris教授结束了在筑波的行程后，由河野澄夫（Sumio Kawano，他是现任亚洲近红外光谱学会主席）教授亲自送到大阪，而尾崎教授让我到大阪去接Norris教授来实验室。我在大阪的梅田火车站接到了他们，河野教授请我们吃了中午饭后，我陪同Norris教授乘火车赶往实验室。在一个小时的路程中，我们聊了很多，有关于中国的、关于近红外的、关于他的早期工作的。很多事情现在都忘了，只记得他没有来过中国，我当时还对他说今后有机会一定邀请他来中国访问，但可惜到目前也没有实现这个承诺。另一个记得他说过的是他早期用光谱来检测鸡蛋内部是否有血丝，还有用近红外光谱进行大米的分拣等工作。

除了做合作公司近红外光谱数据分析外，我的另外一个工作就是化学计量学算法研究，在尾崎小组工作的一年时间开发了4个新算法，以第一作者发表了5篇论文，与他人合作发表论文13篇。当时，Sumaporn Kasemsumran（上面照片右侧的女士）是在读博士生，研究方向就是化学计量学。Sumaporn是泰国人，但其祖先也是中国人。尾崎教授指派我来指导她，我以第二作者的身份与她合作发表了8篇论文，这些论文使得她获得了博士学位。我们后来还合作申请并获得了BUCHI公司设立的2006年的NIR Young Scientist奖BUCHI NIR Award 2006。当时实验室中只有我一个人是专职做化学计量学的，每当有人需要化学计量学，我都要为他们讲解化学计量学，提出工作建议，我成了推广化学计量学的一名老师。在我即将离开实验室回国时，尾崎教授评价道：一平不仅在化学计量学研究上，更为重要的是在小组的化学计量学教育上做出了重要贡献。

尾崎教授带我进入了近红外光谱之门，也使我认识了很多近红外光谱领域的知名人士。除了Norris以外，还有日本的河野澄夫、在美工作的日本人Noda（二维相关光谱的提出者）、韩国汉阳大学的郑会一、挪威的Alfred A. Christy等。甚至清华大学的孙素琴教授，我也是在尾崎小组认识的。尾崎老师支持我参加了第九届国际化学计量学会议CAC2004（2004年，葡萄牙里斯本）、第13届国际近红外光谱会议NIR2007（2007年，瑞典UMEA）和第14届国际近红外光谱会议NIR2009（2009年，泰国曼谷），会上认识了一些国际上知名的近红外光谱人。到2010年的时候，受中国近红外光谱组织（当时称为近红外光谱专业委员会）的委托，我承办了第二届亚洲近红外光谱会议ANS2010，我成功地邀请到了时任国际近红外光谱学会主席的Pierre Dardenne博士、 国际近红外光谱学会秘书长Marena Manley教授、国际近红外光谱学会下任主席Ana Garrido-Varo教授、亚洲近红外光谱学会主席Yukihiro Ozaki教授，他们的出席为会议增色不少。会上仪器信息网还专门采访了Pierre Dardenne、Yukihiro Ozaki和袁洪福三位教授，并以《三大近红外光谱学会领军人共话未来发展趋势——访国际、亚洲、中国近红外光谱学会负责人》为题目发表了人物专访文章。

回顾这些年走过的近红外之路，很有感慨，有很多故事都想跟朋友们分享，而最值得回味的就是在尾崎幸洋教授课题组的经历，那是我初登近红外之路的地方。今天我所做的，还有广大中国近红外人所做的，就是为了实现中国人在近红外之路上的梦想。