يلتقط الروائح المعقدة ويميزها... ما هو الأنف الإلكتروني المطور؟

رائحة كريهة لا تعرف مصدرها، غازات خطرة تتسرب من جهاز ما بصمت، ومن دون رائحة، وقد تكون قاتلة؟ كيف يمكن الكشف عنها؟

 قريباً سيتوفر أنف إلكتروني قادر على تمييز طيف واسع من الروائح، وتحديد مصدر كل رائحة.

تطور جديد:

يعمل الباحثون منذ فترة على تطوير أنف إلكتروني واسع الطيف، آملين الوصول إلى ابتكار جهاز مستشعر يقارب إحساس الأنف البشري بالروائح. وقد بينت دراسة حديثة تطوراً مذهلاً للأنف الإلكتروني ، بحيث يعمل وفق تقنية جديدة ذات ميزات دقيقة، وهي الرقائق العصبية التي تلتقط الروائح، وتميّزها، مثل الأنف البشري، وأنوف بعض الحيوانات.

ففي مقال نُشر في مجلة «Nature Reviews Electrical Engineering»، درس باحثون حالة تطوير نوع محدّد للغاية، من الأنوف الإلكترونية، يقوم على رقائق عصبية تساعد على الإدراك الشمّي، بهدف محاكاة وظائف الدماغ من خلال شبكة من المستشعرات.

ويتميّز جهاز الأنف الإلكتروني المطوّر بقدرته على كشف الروائح وتحليلها، ويتفوق على الأنوف الإلكترونية السابقة، التي تميّز الروائح وتحللها، بقدرته على التقاط طيف واسع من الروائح بحيث يحاكي حاسة الشم عند الإنسان.

الشبكات العصبية النبضية والمقاومات الذاكرية:

وقد صُممت الشبكات العصبية في الأنف الإلكتروني المطور للكشف عن عنصر واحد، ثم يتم دمجها بعد ذلك لتمييز الروائح الأكثر تعقيداً.

ويتجه الباحثون إلى التركيز على الشبكات العصبية المحفزة اصطناعياً (SNNs)، أو (Spiking Neural Network)، التي تحاكي عمل الخلايا العصبية في الدماغ، والمقاومات الذاكرية، وهي عبارة عن رقاقات مقاومة، مزودة بذاكرة (مثل تلك التي طُوّرت أخيراً باستخدام الفطريات) تُمكّنها من إدراك الروائح آنيّاً، وتدريب الشبكات العصبية على تحديدها.

وعند دمج أجهزة الاستشعار والذاكرة والحوسبة مباشرة في شريحة واحدة، يصبح أداؤها أفضل، وبذلك يمكن دمجها في العديد من الأجهزة.

مجالات استخدام مستشعرات الروائح:

لن تُستخدم هذه الرقائق للتحذير من رائحة كريهة فقط، إذ  ستكون لها تطبيقات أخرى عدّة؛ كاستخدامها في المجال الأمني للكشف عن وجود غاز، أو في الإنتاج الصناعي، وأيضاً في التشخيص الطبي غير الجراحي، وفي تحليل الأغذية، ومراقبة البيئة.