Быстрое и точное определение химических запахов имеет решающее значение в различных областях. Из-за ограниченного человеческого обоняния много усилий было направлено на разработку электронных сенсорных устройств. Хотя мы слышали о ряде «электронных носов», эти устройства редко бывают такими чувствительными, как их естественные аналоги. Вот почему израильские ученые применили новый подход - биогибридный датчик, встроив усик саранчи в робота, идентифицирующего запахи. Исследователи говорят, что чувствительность их биологических сенсоров к запахам в 10 000 раз выше, чем у существующих электронных устройств.
Так что, во-первых, да, саранча действительно улавливает запахи с помощью своих усиков (антенн). На самом деле, эти насекомые настолько хороши в этом, что исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе ранее исследовали возможность превращения насекомых в киборгов, вынюхивающих взрывчатку.
Для нового исследования команда из Тель-Авивского университета взяла единственный усик пустынной саранчи и включила его в электронную систему колесного робота. Их датчик сочетает в себе биологический датчик насекомого с электронными компонентами для достижения максимального обнаружения и классификации при передаче понятного сигнала конечному неквалифицированному пользователю.
Поскольку этот усик впоследствии подвергался воздействию восьми различных запахов (включая лимон, герань и марципан), он генерировал электрические сигналы, которые обнаруживались и записывались электроникой. Алгоритм машинного обучения впоследствии сопоставил каждый отличительный паттерн сигналов с его известным соответствующим запахом, таким образом установив электрические сигнатуры для каждого из восьми запахов — и на этом веселье не закончилось.
«После того, как эксперимент был завершен, мы продолжили идентифицировать дополнительные различные и необычные запахи, такие как различные типы шотландского виски», — сказал профессор Йосси Йовель, который руководил исследованием вместе с доктором Бен Маозом, профессором Амиром Аяли и докторантом Нетой Швиль. «Сравнение со стандартными измерительными приборами показало, что чувствительность носа насекомого в нашей системе примерно в 10 000 раз выше, чем у приборов, которые используются сегодня».
Поскольку робот мобилен, ученые сейчас работают над методами, позволяющими ему следовать за запахами до их источника. Есть надежда, что эта технология в конечном итоге может найти применение в таких областях, как обнаружение бомб в аэропортах или отслеживание преступников.
Робот получает ароматизированную жидкость в рамках обучения. Алгоритм машинного обучения робота был обучен восьми различным запахам. Фото: Tel Aviv University.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Biosensors and Bioelectronics.
И если отслеживание запахов в воздухе — это то, что требуется… что ж, здесь может помочь Smellicopter - разработанный командой из Вашингтонского университета, дрон-квадрокоптер с антенной мотылька, который вынюхивает источники запахов.
Источник: Tel Aviv University via AlphaGalileo.
