다변량 광학 컴퓨팅

Multivariate optical computing

분자 계수 컴퓨팅이라고도 하는 다변량 광학 컴퓨팅은 압축 감지 분광기 개발, 특히 공정 분석 지원과 같은 산업용 응용을 위한 접근법이다."기존" 분광법은 다변량 교정, 패턴 인식, 분류와 같은 다변량 및 화학적 방법을 채택하여 여러 파장에서 수집된 데이터로부터 분석 정보(농도 포함)를 추출하는 경우가 많다.다변량 광학 컴퓨팅은 광학 컴퓨터를 사용하여 데이터를 수집하면서 분석한다.이 접근법의 목적은 간단하고 견고하지만 결과의 정확성과 정밀도를 위해 다변량 기법의 장점을 유지하는 기기를 생산하는 것이다.null

이 접근법을 구현하는 기기는 다변량 광학 컴퓨터라고 설명할 수 있다.어떤 특정한 파장 범위가 아니라 접근법을 설명하므로, 다변량 광학 컴퓨터는 다양한 기기(FTIR(Fourier Transform 적외선)[1]와 라만(Raman[2])을 사용하여 제작할 수 있다.null

다변량 광학 컴퓨팅의 "소프트웨어"는 간섭 필터 기반의 다변량 광학 소자(MOE), 홀로그래픽 그리팅, 액정 튜닝 필터, 공간 광 변조기(SLM), 디지털 마이크로미러 장치(DMD)와 같은 광 소자 스펙트럼 계산 엔진에 직접 인코딩되며 특정 앱에 특화된다.리케이션스펙트럼 계산 엔진의 광학적 패턴은 실제로 스펙트럼을 측정하지 않고 샘플의 스펙트럼에서 그 다중 파장 패턴의 크기를 측정하는 특정한 목적을 위해 설계된다.[3]null

다변량 광학 컴퓨팅은 광학 컴퓨터로 직접 설계된 패턴 인식의 수학으로 계측기를 만들 수 있게 해 스펙트럼 기록 없이 빛에서 정보를 추출한다.이를 통해 실시간 인라인 프로세스 제어 기기에 필요한 속도, 신뢰성 및 견고성을 달성할 수 있다.null

다변량 광학 컴퓨팅은 광학 소자에 대한 전송 기능의 아날로그 광학 회귀 벡터를 인코딩한다.표본에서 나오는 빛은 스펙트럼이 발견되었는지 여부에 관계없이 해당 표본의 스펙트럼 정보를 포함한다.빛이 표본에서 원소를 통과할 때, 광대역 검출기에 의해 검출되는 정규화된 강도는 그 스펙트럼을 가진 회귀 벡터의 점 산물에 비례한다. 즉, 회귀 벡터가 설계한 분석 물질의 농도에 비례한다.그런 다음 분석의 품질은 인코딩되는 회귀 벡터의 품질과 동일하다.회귀 벡터의 분해능이 그 회귀 벡터를 설계한 실험실 기기의 분해능으로 인코딩되고 검출기의 분해능이 등가라면 다변량 광학 컴퓨팅에 의한 측정은 재래식 수단에 의한 실험실 계측기와 동일할 것이다.이 기술은 혹독한 환경 탐지를 위한 틈새 시장에 진출하고 있다.특히 이 기술은 유정에서의 탄화수소 성분 검출과 파이프라인 모니터링을 위해 석유 산업에서 사용하기 위해 채택되었다.이러한 상황에서는 실험실 품질 측정이 필요하지만 열악한 환경에서는 실험실 품질 측정이 필요하다.[4]null

역사

분석물 퇴행과 검출에 단일 광학소자를 사용하는 개념은 1986년에 제안되었지만,[5] 사우스 캐롤라이나 대학의 마이릭 그룹으로부터 1997년에 최초의 완전한 MOC 개념 소자가 발표되었고,[6] 2001년에 후속적인 데모가 있었다.[7]이 기술은 가혹한 환경 감지에 유리한 광학적 분석을 수행할 수 있는 새로운 방법으로 광학 산업에서 많은 인정을 받았다.[4][7][8][9][10]이 기법은 라만 분광기,[2][11][12] 형광 분광기,[12][13][14][15][16][17][18][19] UV-Vis,[7][20] NIR[21][22][23] 및 MIR의 흡광도 분광기,[24][25] 현미경,[26] 반사[27] 분광기, 과대 스펙트럼 영상에 적용됐다.[11][20][22][23][27][28][29]첫 번째 시위 이후 몇 년 동안, 방어,[30] 포렌식,[31] 화학 반응의 감시,[6][32] 환경 감시,[8][33][34] 재활용,[21][35] 식품 및 의약품,[28][36] 의료 및 생명 과학,[14][15][16][17][18][19] 석유 산업에 대한 신청이 증명되었다.[4][10][25][32][37][38][39][40][41][42]가혹한 환경에서 MOC 사용을 위한 첫 번째 공개 시연회는 2012년 150F~350F의 온도와 3,000psi ~ 20,000psi의 압력을 가진 실험실 연구를 통해 발표되었으며,[10] 2013년에 이어 유정에서의 현장 실험이 실시되었다.[42]null

참조

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