Миниатюрный электронный нос распознает запахи за миллисекунды: в чем его ноу-хау
Животные воспринимают запахи невероятно быстро. Эта способность развивалась у них на протяжении миллионов лет — и не только для увеличения шансов на выживание. Главная причина — в особенностях распространения запахов в воздухе.
Воздушные течения представляют собой хаотичную среду, в которой шлейфы запахов неравномерно перемещаются и перемешиваются, достигая обонятельных луковиц в носу нерегулярными короткими всплесками. Их правильный анализ многое может сказать животному, вдыхающему аромат, о его источнике.
Скорость, с которой братья наши меньшие могут обнаруживать и реагировать на запахи, различается в зависимости от вида, но у всех достаточно высока. Кузнечики и плодовые мушки обрабатывают сигналы запаха всего за несколько миллисекунд, комарам хватает 30 миллисекунд, чтобы унюхать крошечные количества углекислого газа, выдыхаемого потенциальной жертвой. Считалось, что обоняние млекопитающих куда медленнее, но недавние исследования это опровергли — даже люди способны различать запахи всего за 60 миллисекунд.
В Австралии разработали электронный нос со скоростью распознавания запахов, сравнимой с мышиной: он идентифицирует аромат за 50 миллисекунд и может уловить разницу в запахах, меняющихся до 40 раз в секунду. Об изобретении рассказал в The Conversation один из его авторов, специалист по нейросетям из Университета Западного Сиднея Ник Деннлер. Научная статья о разработке опубликована в Science Advances.
Устройство размером чуть меньше кредитной карты состоит из нескольких металл-оксидных газовых сенсоров, а также датчиков температуры и влажности. Сложная электроника непрерывно опрашивает их, меняя режим работы в зависимости от полученных данных.
Ноу-хау новинки состоит в периодическом нагревании микроскопических участков оксидного слоя сенсоров. Изменение их температуры от 150 до 400 °C и обратно примерно 20 раз в секунду позволило добиться идентификации запахов с поразительной скоростью и точностью.
Электронный нос получился весьма универсальным, и применение его может быть самым широким — от дронов для поиска лесных пожаров по запаху дыма до поисковых роботов для спасательных работ на месте землетрясений.
«Возможно, однажды наш нос сможет составить конкуренцию свиньям, охотящимся за трюфелями, доказав, что даже у технологий есть нюх на изысканные блюда», — выразил надежду изобретатель.
