Из пяти чувств человека обоняние всегда было самой сложной областью для оцифровки и количественной оценки. Однако с развитием бионических технологий появился электронный нос, который пытается дать машинам возможность « обонять». Среди них немецкая компания AIRSENSE, как разработчик технологии электронного носа, ее продукция выходит за традиционные границы и начинает революцию « цифрового обоняния» в таких областях, как здравоохранение, безопасность пищевых продуктов, мониторинг окружающей среды и даже взаимодействие человека и машины.

Переход от бионического дизайна к цифровому восприятию
01
Краеугольный камень технологии»
Инновационные возможности применения электронного носа AIRSENSE коренятся в его основной технической архитектуре « сенсорный массив - интеллектуальный алгоритм - адаптация сцены». В качестве прецизионного оборудования для моделирования биообонятельной системы, его высокоселективная матрица датчиков МОП - полупроводников (MOS) называется « сеткой захвата запаха» - различные типы датчиков специализируются, W1C точно идентифицирует ароматические соединения, W1W фокусируется на захвате сульфидов, W2S реагирует на спирты и альдегиды, W5S реагирует на оксиды азота, общая чувствительность обнаружения достигает уровня PPB, время отклика составляет всего 0,1 секунды.
На уровне обработки данных устройство преобразует матрицу электрических сигналов, захваченную датчиком, в визуальную « карту отпечатков пальцев» с помощью таких алгоритмов, как анализ основного компонента (PCA) и линейный дискриминантный анализ (LDA), а затем с помощью количественных моделей, таких как частичная регрессия наименьших квадратов (PLS), для достижения точного измерения интенсивности запаха и содержания компонентов. Этот стандартизированный процесс « сбора сигналов - извлечения характеристик - распознавания образов» не только избавился от субъективности оценки искусственных чувств, но и реализовал цифровое хранение и отслеживание информации о запахах, заложив техническую основу для многодисциплинарных инновационных приложений.

Пять инновационных областей применения

Микробный часовой на Международной космической станции
Часть 1
По мере того, как люди продолжают исследовать космос, экологическая безопасность замкнутого пространства становится ключевой проблемой. В декабре 2012 года электронный нос AIRSENSE вошел на Международную космическую станцию на ракете, и в особых условиях, таких как невесомость и разность температур, оборудование предупреждает о риске размножения микроорганизмов в режиме реального времени путем постоянного мониторинга изменений летучих органических соединений в кабине - когда характерная концентрация VOCs, создаваемая метаболизмом грибов, превышает порог, система немедленно генерирует тревогу, чтобы обеспечить безопасность здоровья космонавтов и оборудования.

Точная медицина: декодер « пароля болезни» на выдохе
Часть 2
Скрининг заболеваний: Выдыхаемые газы и жидкости организма человека содержат специфические летучие органические соединения, которые являются « курьерами» метаболических процессов. Электронный нос AIRSENSE успешно используется для:
Ранний скрининг рака легких: неинвазивное и быстрое начальное скрининг путем анализа выдоха пациента, выявления уникальных запаховых отпечатков пальцев, связанных с раком легких, в качестве эффективного дополнения к КТ - сканированию.
Мониторинг инфекций: быстро различать бактериальные и вирусные инфекции и избегать злоупотребления антибиотиками. Например, отслеживать послеоперационную инфекцию в режиме реального времени, анализируя запах раневой повязки.
Предупреждение о неврологических заболеваниях: исследования показывают, что запах кожи у пациентов с болезнью Паркинсона и болезнью Альцгеймера имеет специфические маркеры, и ожидается, что электронный нос станет новым инструментом для ранней диагностики.
Диагностика заболеваний

Умное сельское хозяйство: « привратник качества» от почвы до стола
Часть 3
Отслеживание происхождения и аутентификация: вино, чай, кофе, оливковое масло и т. Д. из разных источников имеют уникальные характеристики запаха. Электронный нос AIRSENSE позволяет создавать базы данных, быстро и точно идентифицировать подлинность и происхождение продукции и бороться с контрафакцией.
Мониторинг свежести в режиме реального времени: путем обнаружения аминов, сульфидов и т. Д., генерируемых мясом и водными продуктами в процессе коррупции, электронный нос может объективно определять свежесть продуктов питания, намного лучше, чем традиционная оценка искусственного восприятия, обеспечивая поддержку данных для интеллектуальной холодовой цепи и управления запасами.
Раннее предупреждение о болезнях сельскохозяйственных культур: зараженные культуры выделяют специфические летучие газы, когда они не обнаруживаются невооруженным глазом. Интеграция электронного носа в беспилотные летательные аппараты или полевые датчики может обеспечить широкий спектр мониторинга здоровья сельскохозяйственных культур и точное введение лекарств.

Интеллектуальная экология: создание невидимой « сети восприятия обоняния»
Часть 4
Отслеживание источников загрязнения и раннее предупреждение: развертывание электронных носовых сетей в химических парках или ключевых городских районах позволяет отслеживать утечки токсичных и вредных газов в воздухе в режиме реального времени и быстро находить источники загрязнения, чтобы выиграть драгоценное время для реагирования на чрезвычайные ситуации.
Обработка и сортировка отходов: оптимизация систем дезодорации на мусороперевозных станциях путем распознавания запахов, исходящих от мусора, и даже помощь интеллектуальным роботам для более точной сортировки мусора.
Общественная безопасность: в ключевых местах, таких как аэропорты, метро, электронный нос может служить эффективным дополнением к взрывчатым веществам, обнаружению, для достижения бесконтактного и быстрого скрининга подозрительных предметов.

Интеллектуальное потребление: « пахучий интерактивник», который реконструирует жизненный опыт
Часть 5
Умный дом: умный холодильник будущего может быть встроен в миниатюрный электронный нос, который автоматически отслеживает пищевую коррупцию и генерирует список покупок; Умный туалет может предоставить пользователям предварительную оценку риска для здоровья, анализируя запах экскрементов.
Дополненная реальность и развлечения: в сочетании с устройствами для высвобождения запаха, электронный нос может образовывать замкнутую систему « обоняния AR / VR». Например, в игре чувствуется запах дыма с полей боя, в фильме - запах леса, достигается настоящий захватывающий опыт.
Индивидуальный маркетинг: персонализированные услуги, предоставляемые в розничных магазинах, анализируя предпочтительные запахи клиентов и рекомендуя им наиболее подходящие духи, средства по уходу за кожей или домашние ароматы.

Заключение

Электронный нос AIRSENSE тихо разрушает « беззвучное и безвкусное» состояние цифрового мира, превращая этот невыразимый « запах» в передаваемую, анализируемую и применимую цифровую информацию. От защиты жизни и здоровья до обеспечения качества жизни, от повышения промышленной эффективности до создания нового опыта, эта волна инноваций, управляемая « цифровым обонянием», предвещает, что мы откроем более умное, точное и полное « дыхания» будущее.