حساسات شم بالذكاء الاصطناعي تمكّن من الكشف المتقدم عن الغازات والروائح

أشار فريق بحث بقيادة كلية الهندسة في جامعة العلوم والتكنولوجيا بمدينة هونج كونج إلى التحدي المستمر في إنشاء حساسات شمّ اصطناعية بمجموعات متنوعة من حساسات الغاز عالية الأداء. وقد قام الفريق بتطوير رقائق حساسات شمّ محاكاة للكائنات الحية، تمكن من دمج مجموعات متنوعة من حساسات النانوتيوب على أجزاء نانوية مسامية في رقائق تحتوي على ما يصل إلى 10,000 حساس للغاز قابل للتعامل بشكل فردي على كل رقاقة، وتشبه هذه التكوينات كيفية عمل حاسة الشم لدى البشر والحيوانات الأخرى.

وعلى مدار عقود، كان الباحثون في جميع أنحاء العالم يعملون على تطوير حواس شمّ اصطناعية وأنوف إلكترونية بهدف محاكاة آلية حاسة الشم الحيوية المعقدة للتمكن من تمييز خلائط الروائح المعقدة بشكل فعال. ومع ذلك، تواجه تلك التطورات تحديات رئيسية تتمثل في صعوبة تصغير النظام وزيادة قدراته في التعرف على الأنواع الغازية المحددة وتراكيزها ضمن خلائط الروائح المعقدة.

ولمعالجة هذه المسائل، قام الفريق البحثي بقيادة الأستاذ فان زهي يونغ، الأستاذ الكرسي في قسم الهندسة الإلكترونية والحاسوبية وقسم الهندسة الكيميائية والبيولوجية في جامعة العلوم والتكنولوجيا بمدينة هونج كونج، باستخدام تركيب مادي هندسي يسمح بوجود مجموعة واسعة من الحساسات المتنوعة على رقاقة نانوية صغيرة.

مستفيدين من فوائد الذكاء الاصطناعي، تظهر رقائق الحواس الشمّ المحاكاة لديهم حساسية استثنائية تجاه مختلف الغازات مع قدرة متميزة على تمييز الغازات المختلطة وتمييز 24 رائحة مميزة.

وبصدد توسيع تطبيقات رقائق الحواس الشم، قام الفريق أيضًا بدمج هذه الرقائق مع حساسات بصرية على كلب آلي، مما أدى إلى إنشاء نظام متكامل يجمع بين الحاسة الشميةوالحاسة البصرية ويمكنه التعرف بدقة على الكائنات داخل صناديق العميان.

تطوير رقائق الحواس الشمّ المحاكاة لن يحسن فقط التطبيقات الواسعة المستخدمة حاليًا في أنظمة الشم الاصطناعية والأنوف الإلكترونية في مجالات الغذاء والبيئة والطب ومراقبة العمليات الصناعية، ولكنه سيفتح أيضًا آفاقًا جديدة في المجالات الذكية، مثل الروبوتات المتقدمة والأجهزة الذكية المحمولة، لتطبيقات في جولات الأمن وعمليات الإنقاذ.

على سبيل المثال، في تطبيقاتها في مراقبة الوقت الحقيقي ومراقبة الجودة، يمكن استخدام رقائق الحواس الشمّ المحاكاة للكشف عن الروائح المحددة وتحليل المركبات الطاردة المرتبطة بمراحل مختلفة من العمليات الصناعية لضمان السلامة؛ والكشف عن أي غازات غير طبيعية أو خطرة في مراقبة البيئة؛ وتحديد تسربات الأنابيب لتيسير الإصلاح في الوقت المناسب.

هذا المحتوى تم باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي