ساخته شد: بینی الکترونیکی با تشخیص ۹۵ درصد بوها

محققان در کره جنوبی، بینی الکترونیکی ساخته‌ اند که می‌ تواند با دقت بیش از ۹۵ درصد، بوهای مختلف را مشابه با سیستم بویایی انسان شناسایی کرده و با استفاده از هوش مصنوعی آن‌ ها را تجزیه و تحلیل کند.

محققان موسسه علم و فناوری داگو گیئونگبوک (DGIST) در کره جنوبی، موفق به توسعه یک مجموعه حسگر گرافن لیزری (LIG) با ویژگی‌های خاص شده‌ اند که به عنوان یک «بویاب الکترونیکی هوشمند نسل جدید» عمل می‌ کند.

این سیستم قادر است بوها را مشابه با سیستم بویایی انسان شناسایی کرده و آن‌ ها را با استفاده از هوش مصنوعی تجزیه و تحلیل کند. فناوری مذکور مولکول‌ های بو را به سیگنال‌ های الکتریکی تبدیل کرده و مدل‌ های هوش مصنوعی را بر اساس الگوهای منحصر به فرد این سیگنال‌ ها آموزش می‌ دهد. این نوآوری می‌ تواند کاربردهای زیادی در حوزه‌ های مراقبت‌ های بهداشتی شخصی، صنعت لوازم آرایشی و نظارت بر محیط زیست داشته باشد.

اگر چه بویاب‌ های الکترونیکی (e-nose) قبلاً در زمینه‌ هایی مانند ایمنی غذا و تشخیص گاز در محیط‌ های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته‌ اند، اما آن‌ ها در شناسایی تفاوت‌ های ظریف بین بوهای مشابه یا تجزیه و تحلیل ترکیب‌ های پیچیده بویایی با مشکل مواجه هستند.

برای مثال، تشخیص تفاوت بین عطرهای مشابه یا شناسایی بوی ضعیف میوه‌ هایی که در آستانه فساد هستند، هنوز چالشی برای سیستم‌ های موجود است. این نقص موجب تقاضا برای فناوری‌ های نسل جدید بویاب‌ های الکترونیکی با دقت، حساسیت و تطبیق‌ پذیری بیشتر شده است.

این تیم تحقیقاتی از مکانیزم بیولوژیکی شناخته‌ شده به نام کدنویسی ترکیبی الهام گرفته است که در آن یک مولکول بویایی واحد چندین گیرنده بویایی را فعال می‌ کند تا الگوی منحصر به فردی از سیگنال‌ های عصبی ایجاد کند. با تقلید از این اصل، این تیم حسگرهایی را طراحی کرده است که به مولکول‌ های بو پاسخ می‌ دهند و ترکیب‌ های خاصی از سیگنال‌ های الکتریکی تولید می‌ کنند.

سیستم هوش مصنوعی، این سیگنال‌ های پیچیده را یاد می‌ گیرد تا بتواند بوی‌ های مختلف را با دقت شناسایی و طبقه‌ بندی کند و در نهایت یک پلتفرم بویایی مصنوعی با عملکرد بالا ایجاد کند که از فناوری‌ های موجود فراتر می‌ رود.

این بویاب الکترونیکی نوآورانه از لیزر برای پردازش گرافن استفاده کرده و یک نانوکاتالیزور اکسید سریم را برای ایجاد مجموعه حسگر حساس به بو اضافه می‌ کند. این روش ساخت لیزری تک‌ مرحله‌ ای، نیاز به تجهیزات تولید پیچیده را از بین می‌ برد و تولید مجموعه‌ های حسگر یکپارچه با کارایی بالا را امکان‌ پذیر می‌ سازد.

در آزمایش‌ های عملکرد، این دستگاه توانست نه رایحه رایج در عطر و لوازم آرایشی را با دقت بیش از ۹۵ درصد شناسایی کند. همچنین قادر بود غلظت هر بو را تخمین بزند، که این ویژگی آن را برای تحلیل دقیق بویایی مناسب می‌ سازد.

این دستگاه فوق‌ العاده نازک، انعطاف‌ پذیر و با دوام بالا است و آن را برای دستگاه‌ های پوشیدنی یا برچسب‌ های روشن که به پوست یا لباس متصل می‌ شوند، ایده‌ آل می‌ سازد. این دستگاه می‌ تواند بیش از ۳۰ هزار بار بدون اُفت عملکرد در شعاع ۲.۵ میلی‌ متری خم شود.

پروفسور هیوک جون کوان (Hyuk-jun Kwon)، استاد بخش مهندسی برق و علوم کامپیوتر در DGIST، در این خصوص گفت: نوآوری اصلی تحقیقات ما توانایی ادغام چندین حسگر حساس به بو با ویژگی‌ های مختلف، مشابه با بینی انسان، در یک واحد از طریق فرآیند ساخت لیزری انتخابی تک‌مرحله‌ ای است. ما در حال گسترش تلاش‌ های توسعه و تجاری‌سازی برای استفاده از این فناوری در مراقبت‌ های بهداشتی شخصی، تشخیص آلودگی محیطی و صنعت عطر سازی هستیم.

این فناوری، افق‌ های جدیدی را در زمینه شناسایی بوها با استفاده از هوش مصنوعی و گرافن برای کاربردهای مختلف از جمله بهداشت، محیط‌زیست و عطرسازی باز می‌ کند.

خبر آنلاین