Развитие искусственного зрения привело к значительным достижениям, но развитие других искусственных чувств отстает от него. Одним из таких чувств является обоняние, или чувство запаха. Преодоление трудностей в создании искусственного обоняния препятствовало прогрессу, но сейчас исследователи добиваются значительных прорывов, которые могут революционизировать область.
Для понимания трудностей, с которыми сталкиваются при создании искусственного обоняния, важно понять, как работает чувство запаха. Животные и люди обладают массивом химических детекторов, называемых обонятельными рецепторами. Эти рецепторы способны обнаруживать широкий спектр летучих веществ с большой чувствительностью. Вместо однозначного соответствия рецептор-химическое вещество каждое соединение имеет уникальный «след», который активирует рецепторы слегка по-разному. Этот сложный сигнал затем интерпретируется обонятельным комплексом в мозге.
Ограничения при создании миниатюрных рецепторов для каждого химического соединения заставили исследователей искать альтернативные решения. Группа ученых Гонконгского университета науки и технологии (HKUST) успешно разработала биомиметические обонятельные чипы, которые имитируют естественную обонятельную систему. Вместо индивидуальных рецепторов они собрали на нанопористом субстрате массивы нанотрубок-сенсоров, позволяющие использовать до 10 000 индивидуально адресуемых газовых датчиков на чипе. Эти сенсоры обрабатываются алгоритмом нейронной сети для создания цифрового восприятия конкретных химических запахов.
Потенциальные приложения обонятельных чипов огромны. В плане безопасности эти чипы могут использоваться на заводах, станциях по очистке воды, в нефтехимической промышленности и при экологическом мониторинге для обнаружения потенциально вредных химических веществ. Возможность детектировать одновременно большее количество химикатов даст лучшую оценку безопасности.
Оборона и безопасность также смогут воспользоваться обонятельными чипами. Как «настоящая собака», робот, интегрированный с обонянием и зрительными сенсорами, сможет обнаруживать невидимые угрозы, такие как наркотики или взрывчатые вещества. Операции по поиску и спасению также могут использовать обонятельные чипы для поиска выживших в районах, пострадавших от бедствий.
Продовольственная промышленность может использовать высокочувствительные обонятельные чипы для обнаружения съедобных или испорченных продуктов. Аналогично, сельскохозяйственные дроны, оснащенные обонятельными чипами, смогут обнаруживать созревание фруктов, грибковые культуры болезни или феромоны насекомых.
Одним из наиболее перспективных применений является здравоохранение. Болезни, такие как рак, выделяют специфические запахи, и искусственные технологии обнаружения уже показали свою эффективность в обнаружении этих запахов с поразительной точностью. Это может революционизировать скрининг рака, обеспечивая неинвазивный подход для обнаружения труднодиагностируемых раков, таких как рак поджелудочной железы и яичников. Кроме того, обонятельные чипы могут использоваться для обнаружения других заболеваний, особенно метаболических заболеваний, анализируя запах кожи или дыхания.
Интеграция обонятельных чипов в смартфоны и другие электронные устройства может революционизировать нашу повседневную жизнь. Это может обеспечить постоянный мониторинг и автоматическое обнаружение угроз, таких как окись углерода, дым или утечки газа. Более того, они могли бы помочь в различных приложениях, таких как приготовление пищи путем распознавания специй или даже позволяя цифровую передачу запахов между телефонами.
Глядя в будущее, возможности искусственного обоняния беспредельны. В будущем мы можем наблюдать интеграцию обонятельных чипов в человеческое тело, предоставляя людям совершенно новые чувства. Возможность обнаруживать и интерпретировать запахи может улучшить наше понимание и опыт мира способами, о которых мы и подумать не могли.
Часто задаваемые вопросы
The source of the article is from the blog yanoticias.es