نورنیوز-گروه اجتماعی: بیشتر ما برای تصمیمگیری درباره این که آیا یک بطری شیر یا یک غذای آماده که تاریخ مصرف آن کمی گذشته، هنوز برای خوردن مناسب است یا خیر، از توانایی بو کشیدن استفاده کردهایم اما اگرچه بینی انسان میتواند بسیار تیز باشد، همیشه همه چیز را تشخیص نمیدهد و سالانه، میلیونها نفر فقط در آمریکا توسط عوامل بیماریزا موجود در غذاهای نپخته یا فاسد بیمار میشوند.
بینی الکترونیکی جدیدی که در «دانشگاه کالیفرنیا برکلی»(UC Berkeley) توسعه یافته است، میتواند بوهای مرتبط با غذای فاسد را بسیار دقیقتر از بینی انسان تشخیص دهد. همچنین، این فناوری میتواند وجود آلرژنهای غذایی رایج مانند گردو و بادام زمینی را که برای برخی افراد دارای حساسیت کشنده هستند، بو بکشد.
«کارلا باسیل»(Carla Bassil) پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: من فکر میکنم یخچالهای هوشمند که دارای حسگرهای قابل کنترل با تلفن همراه هستند، میتوانند کاربرد بسیار خوبی برای این نوع فناوری باشند. چقدر عالی میشد اگر یخچال شما میتوانست بگوید: «سلام، کلم بروکلی شما به زودی خراب میشود. بنابراین احتمالاً باید آن را بخورید» یا «مرغ شما آخرین روز عمرش است».
این بینی مصنوعی جدید از ۱۶ حسگر کوچک گاز ساخته شده است که هر کدام به ترکیبی کمی متفاوت از ترکیبات گازی حساس هستند.
باسیل با استفاده از یادگیری ماشینی، مدلی را آموزش داد تا پاسخهای حسگر را به هفت مواد غذایی شامل توتفرنگی، بلوبری، موز، گردو، فندق، بادام هندی و بادام زمینی تشخیص دهد. همچنین، باسیل به مدل آموزش داد تا بوی مرغ خام، شیر و تخممرغ را در صورت تازه بودن و مدت زمان نگهداری شدن در دمای اتاق تشخیص دهد.
باسیل دریافت بینی آن قدر حساس است که میتواند ۰.۰۵ گرم گردو تقریباً یک صدم یک گردوی پوستکندهشده متوسط را بو کند. با وجود این، او هنوز حساسیت دستگاه را در محیطهایی که گازهای دیگری وجود دارند، مانند زمانی که گردو در سالاد یا کیک است یا زمانی که به همراه غذای فاسدشده در یخچال قرار دارد، آزمایش نکرده است.
باسیل گفت: ایده این است که ما میتوانیم از گزینشپذیری نسبی حسگرهای گازی به همراه تواناییهای تشخیص الگو در یادگیری ماشینی، برای تشخیص این که کدام نشانه گازی با هر غذا مرتبط است استفاده کنیم. نتیجه این ابده، یک حسگر است که بسیار حساستر و عینیتر از بینی انسانی عمل میکند.
اگرچه مفهوم بینی الکترونیکی از دهه ۱۹۸۰ مطرح شده اما به واقعیت تبدیل کردن این فناوری کار دشواری بوده است. ساخت حسگرهای گاز مانند حسگرهایی که در آشکارسازهای مونوکسید کربن خانه یافت میشوند، نسبتاً ساده است اما ادغام مجموعهای حسگر متفاوت روی یک تراشه بسیار دشوارتر است.
باسیل با استفاده از نانولولههای کربنی به عنوان ماده رسانا به جای اکسیدهای فلزی، بر بسیاری از این چالشها غلبه کرد. نانولولههای کربنی میتوانند لایههایی را با ضخامت حدود چند نانومتر تشکیل دهند که معادل تنها چند اتم یا یک صدم موی انسان است. داشتن مساحت بزرگ به آنها ویژگیهای خاص زیادی را از جمله حساسیت بالا در دمای اتاق میدهد.
استفاده از دستگاهی که در دمای اتاق کار میکند - به جای اینکه نیاز به داغ شدن داشته باشد - به باسیل امکان داد تا طیف وسیعتری را از مواد حساس به گازهای گوناگون از جمله موادی که ممکن است در دماهای بالا تخریب شوند مانند پلیمرها انتخاب کند. همچنین، باسیل توانست حسگر را با استفاده از یک فرآیند ساده به نام ریختهگری قطرهای بسازد؛ به جای این که به روش پیچیدهتری نیاز داشته باشد.