Baanbrekende biomimetiese reukskyfies Gebruik KI om robots in staat te stel om te ruik

Die ontwikkeling van kunsmatige reuksensors was 'n langdurige uitdaging vir navorsers wêreldwyd. Die skep van elektroniese neuse (e-neus) wat komplekse reukmengsels effektief kan onderskei, soortgelyk aan die biologiese reukstelsel, was moeilik as gevolg van probleme met miniaturisering en herkenningsvermoëns. 'n Navorsingspan onder leiding van prof. FAN Zhiyong van die Hong Kong Universiteit van Wetenskap en Tegnologie (HKUST) het 'n gemaak betekenisvolle deurbraak in hierdie veld met hul nuut ontwikkelde biomimetiese olfaktoriese skyfies (BOC).

Biomimetiese reukskyfies (BOC)

Die biomimetiese olfaktoriese skyfies, of BOC's, wat deur prof. Fan se span ontwikkel is, is 'n baanbrekende uitvinding op die gebied van kunsmatige reukopsporing. Hierdie klein skyfies is ontwerp om die manier waarop mense en diere reuke opspoor, na te boots, wat hulle meer akkuraat en doeltreffend maak as vorige kunsmatige reukstelsels.

Elke BOC bevat tot 10,000 XNUMX piepklein gassensors, wat op 'n manier gerangskik is wat baie ooreenstem met die biologiese reukstelsel. Hierdie unieke ontwerp laat die skyfie toe om 'n wye verskeidenheid reuke op te spoor en te onderskei, selfs wanneer hulle in komplekse kombinasies saam gemeng word.

Een van die sleutelkenmerke van die BOC is die gebruik van 'n spesiale materiaalsamestelling wat oor die skyfie verskil. Hierdie gradiëntontwerp maak die integrasie van baie verskillende tipes sensors op 'n enkele skyfie moontlik, wat dit moontlik maak om 'n wye reeks reuke op te spoor terwyl die skyfie klein en kompak gehou word.

Die gassensors wat in die BOC gebruik word, is ongelooflik sensitief en kan selfs die geringste spore van verskeie gasse en vlugtige organiese verbindings (VOC's) opspoor. Hierdie sensors is gebou op 'n substraat met klein porieë, wat 'n groot oppervlak bied vir die gasse om mee te kommunikeer, wat die skyfie se sensitiwiteit en reaksietyd verbeter.

Deur hierdie gevorderde sensortegnologie met kunsmatige intelligensie-algoritmes te kombineer, kan die BOC die data van die gassensors verwerk en interpreteer, wat hom in staat stel om verskillende reuke met merkwaardige akkuraatheid te identifiseer en te onderskei.

Oorkom uitdagings in kunsmatige reuk

Die ontwikkeling van kunsmatige reukstelsels was 'n uitdagende taak vir navorsers as gevolg van verskeie belangrike struikelblokke. Een van die primêre probleme was om die stelsel te miniaturiseer terwyl die doeltreffendheid daarvan gehandhaaf word. Tradisionele e-neus vereis dikwels lywige toerusting, wat hulle onprakties maak vir baie toepassings. Die biomimetiese reukskyfies wat deur Prof. Fan se span ontwikkel is, spreek hierdie kwessie aan deur 'n groot aantal gassensors op 'n enkele, kompakte skyfie te integreer.

Nog 'n belangrike uitdaging in kunsmatige reuk was die verhoging van die stelsel se herkenningsvermoëns, veral wanneer komplekse mengsels van reuke hanteer word. In werklike scenario's bestaan ​​reuke dikwels uit veelvuldige gasse en vlugtige organiese verbindings, wat dit moeilik maak vir konvensionele e-neus om elke komponent akkuraat te identifiseer en te kwantifiseer.

Deur gebruik te maak van gevorderde nanotegnologie en kunsmatige intelligensie, kan die biomimetiese reukskyfies data van die gassensors meer effektief verwerk en interpreteer as tradisionele e-neus. Die gebruik van masjienleeralgoritmes stel die BOC in staat om uit vorige ervarings te leer en sy reukherkenningsvermoëns mettertyd te verbeter. Hierdie aanpasbaarheid maak die BOC 'n kragtige hulpmiddel vir verskeie industrieë, aangesien dit aangepas kan word om spesifieke reuke wat relevant is vir elke toepassing op te spoor en te identifiseer.

Uitsonderlike prestasie en toepassings

In een noemenswaardige demonstrasie het die navorsers die olfaktoriese skyfies met visiesensors op 'n robothond geïntegreer, wat 'n gekombineerde reuk- en visuele stelsel geskep het. Hierdie unieke opstelling het die robot in staat gestel om voorwerpe in blinde bokse akkuraat te identifiseer, wat die potensiaal toon om die BOC met ander waarnemingstegnologieë te integreer om meer gevorderde en bekwame intelligente stelsels te skep.

Die toepassings vir die biomimetiese reukskyfies is groot en strek oor verskeie industrieë. In die voedselbedryf kan die BOC gebruik word vir gehaltebeheer, die opsporing van bederf en die versekering van voedselveiligheid. Omgewingsmonitering is nog 'n sleuteltoepassingsarea, waar die skyfies aangewend kan word om skadelike gasse, besoedelingstowwe en ander lugbesoedeling op te spoor.

Die mediese veld kan ook voordeel trek uit die BOC-tegnologie, aangesien die skyfies gebruik kan word om siektes te diagnoseer deur spesifieke vlugtige organiese verbindings (VOC's) in 'n pasiënt se asem of liggaamsvloeistowwe op te spoor. Hierdie nie-indringende diagnostiese metode kan moontlik lei tot vroeëre opsporing en behandeling van verskeie siektes.

In industriële omgewings kan die biomimetiese reukskyfies gebruik word om prosesse te monitor en te beheer, om die veiligheid en kwaliteit van produkte te verseker. Die skyfies kan gaslekke opspoor, emissies monitor en potensiële gevare intyds identifiseer, wat vinnige reaksies en voorkomende maatreëls moontlik maak.

Die uitsonderlike werkverrigting en wye toepassings van die biomimetiese reukskyfies demonstreer hul potensiaal om verskeie industrieë te revolusioneer. Soos die tegnologie voortgaan om te vorder, word verwag dat die BOC selfs meer gebruike in verskillende sektore sal vind, wat veiligheid, doeltreffendheid en kwaliteitbeheer in talle prosesse sal verbeter.