AI-Enabled Portable E-Nose Regression Predicting Harmful Molecules in a Gas Mixture

电子鼻 人工神经网络 人工智能 计算机科学 回归分析 回归 融合 模式识别(心理学) 机器学习 生物系统 数学 统计 语言学 生物 哲学
作者
Jilei Yang,Xuefeng Hu,Lihang Feng,Zhiyuan Liu,Adil Murtazt,Weiwei Qin,Ming Quan Zhou,Jiaming Liu,Yali Bi,Jingui Qian,Wei Zhang
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:9 (6): 2925-2934 被引量:57
标识
DOI:10.1021/acssensors.4c00050
摘要

The biomimetic electronic nose (e-nose) technology is a novel technology used for the identification and monitoring of complex gas molecules, and it is gaining significance in this field. However, due to the complexity and multiplicity of gas mixtures, the accuracy of electronic noses in predicting gas concentrations using traditional regression algorithms is not ideal. This paper presents a solution to the difficulty by introducing a fusion network model that utilizes a transformer-based multikernel feature fusion (TMKFF) module combined with a 1DCNN_LSTM network to enhance the accuracy of regression prediction for gas mixture concentrations using a portable electronic nose. The experimental findings demonstrate that the regression prediction performance of the fusion network is significantly superior to that of single models such as convolutional neural network (CNN) and long short-term memory (LSTM). The present study demonstrates the efficacy of our fusion network model in accurately predicting the concentrations of multiple target gases, such as SO 2, NO 2, and CO, in a gas mixture. Specifically, our algorithm exhibits substantial benefits in enhancing the prediction performance of low-concentration SO 2 gas, which is a noteworthy achievement. The determination coefficient ( R 2 ) values of 93, 98, and 99% correspondingly demonstrate that the model is very capable of explaining the variation in the concentration of the target gases. The root-mean-square errors (RMSE) are 0.0760, 0.0711, and 3.3825, respectively, while the mean absolute errors (MAE) are 0.0507, 0.0549, and 2.5874, respectively. These results indicate that the model has relatively small prediction errors. The method we have developed holds significant potential for practical applications in detecting atmospheric pollution detection and other molecular detection areas in complex environments.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Veson完成签到,获得积分10
1秒前
求知完成签到 ,获得积分10
3秒前
Tina完成签到 ,获得积分10
7秒前
乐观的星月完成签到 ,获得积分0
8秒前
xxy完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
任俊涛完成签到,获得积分10
11秒前
yY0720完成签到,获得积分20
14秒前
17秒前
怕孤单的以寒完成签到 ,获得积分10
17秒前
21秒前
研友_赖冰凡完成签到,获得积分10
23秒前
Lion完成签到,获得积分10
24秒前
26秒前
27秒前
yaomax完成签到 ,获得积分10
28秒前
macrossfev完成签到,获得积分10
30秒前
mousfy完成签到 ,获得积分10
30秒前
山阴客完成签到,获得积分10
30秒前
萱棚完成签到 ,获得积分10
31秒前
铜锣烧完成签到 ,获得积分10
31秒前
若若1223完成签到 ,获得积分10
32秒前
锅包又完成签到 ,获得积分10
32秒前
学术雷锋的应助被科研通管家采纳,获得10
32秒前
Bonnie发布了新的文献求助10
34秒前
聪慧的正豪完成签到 ,获得积分10
34秒前
怡然契完成签到 ,获得积分10
34秒前
Sci完成签到,获得积分10
35秒前
机智的三国菌完成签到 ,获得积分10
36秒前
是阿龙呀完成签到 ,获得积分10
39秒前
整齐百褶裙完成签到 ,获得积分10
39秒前
梨落南山雪完成签到 ,获得积分10
43秒前
Qinzhiyuan1990完成签到 ,获得积分10
43秒前
45秒前
Zoe完成签到,获得积分10
50秒前
PDJJ完成签到 ,获得积分10
51秒前
端庄代荷完成签到 ,获得积分10
52秒前
好好学习完成签到 ,获得积分10
53秒前
Xu_bl完成签到 ,获得积分10
53秒前
105完成签到 ,获得积分0
55秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1500
奈特基础组织学:配套组织病理学(第4版)(Netter's Essential Histology With Correlated Histopathology)求助 1000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
John McDowells Bildungstheorie 800
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Synthesis, Application and Future Perspectives of Smart Nano-materials - Part 1 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8152022
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9548857
关于积分的说明 21687689
捐赠科研通 7740176
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3425126
关于科研通互助平台的介绍 2550259
邀请新用户注册赠送积分活动 2468544