Новая технологическая разработка Тель-Авивского университета позволила роботу чувствовать запах с помощью биологического сенсора. Датчик посылает электрические сигналы в ответ на присутствие поблизости запаха, который робот может обнаружить и интерпретировать.

В рамках экспериментов исследователи успешно подключили биологический датчик к электронной системе и, используя алгоритм машинного обучения, смогли идентифицировать запахи с уровнем чувствительности в 10 000 раз выше, чем у обычно используемого электронного устройства. Исследователи считают, что в свете успеха их исследований эта технология может быть использована в будущем для идентификации взрывчатых веществ, наркотиков, болезней и многого другого.

Биологическим и технологическим прорывом руководили докторант Нета Швиль из Школы неврологии Сагол Тель-Авивского университета, доктор Бен Маоз с инженерного факультета Флейшмана и Школы неврологии Сагол, а также профессор Йоси Йовель и профессор Амир Аяли из Школы зоологии и школы нейробиологии Сагол. Результаты исследования были опубликованы в престижном журнале Biosensor and Bioelectronics

Доктор Маоз и профессор Аяли объясняют: «Технологии, созданные человеком, все еще не могут конкурировать с миллионами лет эволюции. Одна область, в которой мы особенно отстаем от животного мира, - это восприятие запахов. Пример этого можно найти в аэропорту, где мы проходим через магнитометр, который стоит миллионы долларов и может определить, есть ли у нас какие-либо металлические устройства. Но когда хотят проверить, не занимается ли пассажир контрабандой наркотиков, приводят собаку, чтобы она его понюхала. В мире животных насекомые превосходно воспринимают и обрабатывают сенсорные сигналы. Комар, например, может обнаружить разницу в 0,01 процента в уровне углекислого газа в воздухе. Сегодня мы далеки от производства сенсоров, возможности которых приближаются к возможностям насекомых».

Исследователи отмечают, что в целом наши органы чувств, такие как глаза, уши и нос, а также органы всех других животных используют рецепторы, которые идентифицируют и различают всевозможные сигналы. Затем орган чувств переводит полученные данные в электрические сигналы, которые мозг расшифровывает как информацию. Задача биосенсоров заключается в подключении сенсорного органа, такого как нос, к электронной системе, которая знает, как декодировать электрические сигналы, полученные от рецепторов.

Профессор Йовель сказал: «Мы подключили биологический датчик и позволили ему улавливать разные запахи, одновременно измеряя электрическую активность, вызванную каждым запахом. Система позволяла обнаруживать каждый запах на уровне первичного органа чувств насекомого. Затем, на втором этапе, мы использовали машинное обучение для создания «библиотеки» запахов. В ходе исследования мы смогли охарактеризовать 8 запахов, таких как герань, лимон и марципан, таким образом, чтобы мы знали, когда присутствовал запах лимона или марципана. На самом деле, после того, как эксперимент был завершен, мы продолжали идентифицировать дополнительные различные и необычные запахи, такие как различные типы шотландского виски. 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».

Доктор Маоз заключил: «Природа намного более развита, чем мы, поэтому мы должны использовать ее. Продемонстрированный нами принцип можно использовать и применять к другим чувствам, таким как зрение и осязание. Например, некоторые животные обладают удивительными способностями обнаруживать взрывчатые вещества или наркотики; создание робота с биологическим носом могло бы помочь нам сохранить человеческую жизнь и идентифицировать преступников способом, который сегодня невозможен. Некоторые животные умеют определять болезни. Другие могут ощущать землетрясения. Выше только небо».

В будущей работе исследователи планируют дать роботу возможность навигации, чтобы он мог локализовать источник запаха, а затем и его характер.