野山参智能分级鉴定系统。受访者供图

■本报记者 沈春蕾

新春佳节，走亲访友的礼品中少不了人参的身影。其中，野山参因年龄和等级不同，价格差异很大。对于这种人参的年份和品质，该如何鉴定呢？

在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（以下简称长春光机所）先进光谱技术与应用实验室里，有一个看似平平无奇的检测箱。科研人员将几棵野山参放入检测箱内，利用特制的光学镜头对野山参进行扫描、拍照等一番操作后，就可以精准获取这几棵野山参的来源、年份、道地性及品质等信息。

这个检测箱是由长春光机所科研人员自主研发的野山参智能分级鉴定系统。作为该系统的主要开发者，长春光机所研究员谭鑫告诉《中国科学报》：“从理论上讲，只要有对应的野山参特征图谱数据库，这套系统就能够实现对任意一棵野山参的检测鉴定。”

鉴定时间不到1分钟

在《本草纲目》中，野山参被称为“神草”，味甘微寒，主补五脏、安精神、定魂魄、止惊悸、除邪气，明目开心益智，久服轻身延年。这让野山参成为非常珍贵的一味中药材，也是公认的最佳补品之一。

据了解，传统的野山参鉴定方法主要看“五形”，识“六体”。这里的“五形”指须、芦、皮、纹、体，“六体”则指灵、笨、老、嫩、横、顺。

在市场上，野山参以单棵交易为主，其价值主要取决于野山参的“五形六体”、年份等因素。谭鑫指出：“野山参的鉴定大多以人为主观判别和有损方式检测为主，存在判断标准不一、对野山参造成损坏等情况，影响了野山参产业的发展。”

谭鑫团队开发的野山参智能分级鉴定系统的特点和优势是，能够对野山参进行原位、实时、非接触、无破损的多种类型信息的高精度检测。

他介绍，这套野山参智能分级鉴定系统依据《野山参鉴定及分等质量》国家标准的相关指标和传统野山参“五形六体”的鉴定方法，利用高光谱成像技术，找到不同参龄、等级的光谱差异敏感区域及引起光谱差异的表面关联分布特征，再结合机器学习算法，优选出预测模型并建立鉴定方法，从而对野山参实现客观无损的鉴定。

在对野山参特征图谱进行数据采集时，研究人员采集的野山参样本量达1.6万多棵，将一棵野山参的鉴定时间缩短至不到1分钟。

一个月实现从无到有的突破

近年来，吉林省高度重视人参产业发展，出台了一系列政策文件，并实施相关科技攻关立项。谭鑫告诉记者，接到“野山参智能分级鉴定系统”项目任务时，距离完成开发验收的时间只有一个月，时间紧、任务重。

“中药材的道地性、年份、品质等检测是表型组学信息采集技术的具体应用之一。”谭鑫介绍，团队自2018年开始依托长春光机所自主研发的国产光电器件、模块、设备、系统等全链条的研制平台，从事表型组学信息采集及处理方向的研究工作，并在多模态作物表型组学采集及处理等方面取得了不错的成果。

自2019年开始，谭鑫团队与长春中医药大学、天津中医药大学、吉林农业大学、中国农业科学院等单位合作开展金银花、黄芪、野山参等中药材道地性、品质、农药残留等无损、快速检测技术研究，为开发野山参智能分级鉴定系统奠定了技术基础。

在开发野山参智能分级鉴定系统的过程中，谭鑫团队也遇到了一些困难。

“野山参数量稀少，在构建智能分级鉴定设备的数据库过程中，存在样本量不足的问题。”谭鑫说，“在吉林省农业农村厅的统筹协调下，在一个月时间内，我们分别在通化市通化县、延吉市、白山市抚松县、集安市清河县实地开展了1.6万余棵野山参的样本采样工作，构建了覆盖面广、特征信息丰富、精度高的数据库。”

一个月的时间要实现从无到有的突破，对谭鑫团队来说并不容易。“‘军令状’已经立下，不仅要确保产品及时问世，还得好用，我们面临着很大的压力。”谭鑫回忆道，团队连续加班赶工，终于开发出野山参智能分级鉴定系统的样机，并通过初步验收。

谭鑫透露，目前已有吉林省产品质量监督检验院、吉林省中研人参检验检测有限公司、吉林抚松人参质量检测中心等人参检测领域的机构和企业向团队提出了产品购买意向。

高光谱成像技术应用广

“高光谱成像是开发野山参智能分级鉴定系统的一项关键技术。”谭鑫告诉《中国科学报》。

研究发现，利用高光谱成像技术研制的高光谱传感器可以搭载在不同空间平台上，在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域，以数十至数百个连续且细分的光谱波段对目标区域同时成像。高光谱传感器在获得目标表面图像信息的同时，也获得了光谱信息，实现光谱与图像的结合，从而获得更多的光谱空间信息。

“与传统图像信息技术相比，高光谱图像具有波段多、波段窄、信息量大、精度高、图谱合一等特性。”谭鑫表示，高光谱成像技术所具有的影响及发展潜力，是以往技术不可比拟的，目前已广泛应用于医药、化工、环境、食品等诸多领域。

比如，随着我国环境状况改善，水质监测逐步向水生态监测转变，谭鑫团队开发的“空-地一体化立体协同水生态监测系统”依托低空无人机平台、水面无人船平台搭载自主开发的高光谱设备及相关数据库，可实现国标要求7种水质参数浓度测量，扩大了水质监测的覆盖范围并提高了效率。