这是科学上的第一个:一个能够使用生物传感器“嗅觉”的机器人

【字体: 时间:2023年01月19日 来源:

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  特拉维夫大学的一项新技术使机器人能够使用生物传感器进行嗅觉。传感器对附近气味的存在发出电信号,机器人可以检测和解释气味。

  
   

The robot with the biological sensor    

图片:带有生物传感器的机器人    

来源:特拉维夫大学

研究人员表示,这种生物传感器对气味的敏感度是现有电子设备的1万倍   

特拉维夫大学的一项新技术使机器人能够使用生物传感器进行嗅觉。传感器对附近气味的存在发出电信号,机器人可以检测和解释气味。

在这项新研究中,研究人员成功地将生物传感器连接到电子系统,并使用机器学习算法,能够以比常用电子设备高10000倍的灵敏度识别气味。研究人员认为,鉴于他们研究的成功,这项技术未来也可能被用于识别爆炸物、药物、疾病等。

这项生物学和技术上的突破是由特拉维夫大学萨戈神经科学学院的博士生Neta Shvil,弗莱施曼工程学院和萨戈神经科学学院的Ben Maoz博士,以及动物学院和萨戈神经科学学院的Yossi Yovel教授和Amir Ayali教授领导的。   

作者解释说:“人造技术仍然无法与数百万年的进化竞争。人类特别落后于动物世界的一个领域是嗅觉。这方面的一个例子就是在机场,我们要通过一个价值数百万美元的磁力计,它可以检测我们是否携带了任何金属设备。但当他们想要检查乘客是否走私毒品时,他们会带一只狗来嗅他。在动物世界里,昆虫擅长接收和处理感官信号。例如,一只蚊子可以检测到0.01%

空气中二氧化碳含量的差异。今天,我们还远不能生产出性能接近昆虫的传感器。”

研究人员指出,一般来说,我们的感觉器官,如眼睛、耳朵和鼻子,以及所有其他动物的感觉器官,都使用感受器来识别和区分不同的信号。然后,感觉器官将这些发现转化为电信号,大脑将其解码为

生物传感器的挑战在于,如何将像鼻子这样的感觉器官与一个知道如何解码从受体接收到的电信号的电子系统连接起来  

Yovel教授:“我们连接了生物传感器,让它闻到不同的气味,同时测量每种气味诱导的电活动。该系统使我们能够在昆虫的主要感觉器官的水平上检测每种气味。然后,在第二步中,我们使用机器学习创建了一个气味“图书馆”。在这项研究中,我们能够描述8种气味,如天竺葵、柠檬和杏仁糖的气味,从而使我们知道柠檬或杏仁糖的气味何时出现。事实上,在实验结束后,我们继续识别其他不同的和不寻常的气味,比如各种类型的苏格兰威士忌。与标准测量设备的比较表明,我们系统中昆虫鼻子的灵敏度比目前使用的设备高约1万倍。”

“大自然比我们先进得多,所以我们应该利用它。我们所展示的原理也可以应用于其他感官,如视觉和触觉。例如,有些动物具有惊人的探测爆炸物或毒品的能力;创造一个拥有生物鼻子的机器人可以帮助我们保护人类生命,并以一种今天不可能实现的方式识别罪犯。有些动物知道如何发现疾病。其他人可以感知地震。天空才是极限。”

在未来的工作中,研究人员计划赋予机器人导航能力,使其能够定位气味来源,然后确定其身份。

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