Usna! Usna!

1997/10/01 Pendick, Daniel Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ingeniaritza

Saca el teu nas electrònic amb total discreció i la uses en un o dues sobre el bosc. Passats uns segons, si la llum es posa verd, pots colpejar el tren. No obstant això, si s'encén la llum vermella, cerca el test adequat.

Els connoiseurs portàtils i preprogramados no estaran tan lluny, però els científics estan a la mercè d'una cosa més gran que creuen que poden imitar la capacitat del nas humà o animal a través d'una gamma de fibres òptiques integrades en un xip. L'olfacte artificial pot semblar estrany, però els olfadores simples ja han fet un buit entre nosaltres. Els nassos electrònics es van comercialitzar fa uns cinc anys. Els sensors electroquímics connectats a un PC realitzen un control de qualitat. Estan preparats per a identificar les olors que els nassos humans tirarien cap endarrere. Així controlen productes aromàtics com els cellers de cervesa. Els científics creuen que els nassos electrònics poden entrar en el camp dels tastadors de vi o, més encara, en el dels gossos usnantes.

Segons alguns investigadors, l'arribada dels nassos electrònics, disminuïda de la grandària d'un xip de silici des dels actuals trasters de sobretaula, conduirà la revolució de l'olferación artificial. Aquests cervells nasals integrats (petits, poderosos i que consumeixen només alguna energia d'una pila) es convertiran en tan ubics com el microprocessador, formant telèfons, forns, cotxes i aparells de l'hospital. En aquest camí, els científics creuen que resoldran alguns misteris de l'usança natural.

George Dodd, considerat el pare de la tecnologia dels nassos electrònics, continua observant enveja als gossos usnantes. Aquestes “potes amb nas” poden fer olor les mines enterrades o les drogues ocultes en l'equipatge d'avió i sentir l'olor corporal d'un fugitiu en amplis prats olorosos. L'olfacte del gos olnador és tan fascinant com paradoxal segons Dodd.

Penseu que el gos olnante és un receptor de ràdio que en lloc de prendre ones electromagnètiques pren molècules d'olor que flueixen per l'aire, són de petroli, perfums, oli d'all o altres substàncies oloroses. Sens dubte pot detectar un ampli espectre d'olors, encara que sigui una molècula en mà entre mil milions de molècules d'aire. Els enginyers de radi tindrien una difícil tasca d'igualar. “L'olfacte d'un gos té una gran amplada de banda —diu Dodd—. Pot fer olor de tot i a més amb una sensibilitat increïble i això és el més paradoxal.”

Èxits inflats

A principis de la dècada de 1980, Dodd i els seus companys de la Universitat de Warwick van fer el primer pas quan van aconseguir imitar una de les característiques del nas del gos en el camí de l'oblido artificial, imitant la seva sensibilitat cap a un ampli espectre d'olors. Van obtenir un joc de sensors químics, format per tres polímers conductors diferents. A nivell microscòpic, el material té la forma d'una spaghetti-mataza, en la qual els polímers s'inflamen en absorbir les molècules d'olor. Això modifica la conductivitat i produeix un canvi quantificable en la quantitat de corrent elèctric que passa a través d'elles.

Cadascun dels tres plàstics de Dod reacciona de manera diferent a les molècules d'olor. Per exemple, enfront de l'essència de l'horta, els sensors primer i segon absorbeixen més l'olor que els del tercer i presenten una disminució de la conductivitat més acusada. Però col·locats enfront de l'oli de roses, el comportament dels sensors serà completament diferent i és possible que només un dels sensors absorbeixi moltes olors. Això té una petjada elèctrica especial per a qualsevol olor que oblidi. Aquesta eina va ser el primer pas cap al nas electrònic.

Els nassos actualment en venda tenen la mateixa base, però tenen un major nombre de sensors per a aconseguir una zona de sensibilitat més àmplia. Els nassos aprofiten la xarxa neuronal per a aprendre espectres de resposta a diferents olors. Abans de posar-se a treballar entrenen, per exemple, per a detectar compostos químics que són responsables de l'olor especial que desprèn una cuba de cervesa perduda. Per exemple, en una part del procés de fabricació de la cervesa pot aparèixer una mala aroma en forma de mantega que es forma en el diacetileno. Si el celler es deixa una estona en la seva superfície, el diacetileno es transforma en butandiol sense sabor. El nas es col·loca alternativament davant de les cubes amb diacetileno i se li diu quan està bé i quan no. Després d'aquest entrenament el nas detectarà el diacetileno sense que es produeixi un buit.

Alta, els investigadors treballen amb nassos de nova generació. El neurocientífic John Krauer i el químic David Walt, de la Universitat de Tufts als EUA, creuen que la base està en la imitació de la naturalesa, estudiant els nassos de gossos, cabres i rates. S'utilitzaran com a models de cavitats nasals artificials per a comprovar si el flux d'aire que reben els sensors afecta a la sensibilitat. Els gossos presenten cavitats nasals més complexes que els humans, la qual cosa pot donar lloc a fluxos d'aire que poden augmentar el seu poder olfactori. El treball d'aquest grup ha passat pel nivell de model.

Òrgan grandària pèsol

El maquinari de l'olfacte en l'ésser humà es troba en la part superior dels orificis nasals, en un tram de teixit anomenat nas epiteli. En passar les olors per aquí es troben uns 10 milions de sensors, cadascun amb milers de receptors químics diferents. En fer olor les partícules d'olor actuen sobre un receptor que envia senyals elèctrics a un parell d'òrgans de la grandària d'un pèsol cerebral, els bulbs olorativos. Posteriorment es processen i identifiquen els senyals.

Per a imitar l'alta sensibilitat de l'epiteli nasal, la Universitat Tufts utilitza fibres òptiques. Els extrems d'aquestes fibres òptiques es recobreixen amb diferents plàstics amb un colorant anomenat Nil vermell. Aquests extrems absorbeixen les molècules d'olor i actuen com a sensors. A través de les fibres es transmet la llum fins als extrems, on es produeix la fluorescència del colorant. Part de la fluorescència lluminosa es desplaça cap endarrere a través de la fibra i es pot mesurar la seva intensitat mitjançant un ull electrònic. El procés és similar al descrit anteriorment, els plàstics absorbeixen les molècules d'olor i s'inflamen. En conseqüència, la intensitat de la llum que va cap endarrere a través de la fibra canvia.

Segons els investigadors de la Universitat de Tufts, l'usuari de fibra òptica serà més sensible que els usuaris actuals del mercat. Justifiquen que amb un instrument òptic es poden mesurar tres paràmetres: la intensitat de la llum, la longitud d'ona de la llum i la durada de la fluorescència. En una sèrie de sessions recents, el nas òptic de la Universitat de Tufts ha estat capaç de diferenciar tres alcohols que només tenien la part d'un àtom de carboni en l'estructura.

En un xip

Natham Lewis, de l'Institut Tecnològic de Califòrnia, vol anar més enllà. Lewis pretén col·locar uns 10.000 sensors de plàstic i la seva xarxa neuronal de maneig en un xip. La presència de molts sensors permetria obtenir moltes respostes diferents en posar-los davant de les molècules d'olor, multiplicant així la capacitat de separació entre diferents olors.

No obstant això, aquesta aproximació és discutible. Altres investigadors consideren que el grau de diferència entre sensors és el més important i no el nombre de sensors. Segons ells, la informació que es pot obtenir amb deu sensors o amb un milió és equivalent. Lewis no està d'acord: amb deu sensors, diu ell, pots detectar si hi ha fum a la teva casa. Però ell vol més.

Lewis utilitza plàstics per a elaborar sensors, però no es limita únicament a plàstics conductors. L'any passat es va preparar un sistema d'olors de sobretaula de 17 sensors capaç de distingir entre el vi i l'aiguardent i el peix fresc i podrit. No obstant això, treballava bastant lentament. A partir d'aquí van ràpid i ja han aconseguit col·locar cinc sensors en un xip, això sí, sense xarxes neuronals. Per tant, tenen un nas sense cervell. Segons Lewis, el seu equip tindrà en un termini aproximat de tres anys 10.000 sensors i una xarxa neuronal integrada en un xip. Diu que no són ciència-ficció. I és que la tecnologia bàsica està disponible.

Què pots fer després d'aconseguir-ho col·locant un nas en un xip? Tot el que vulguis. Per exemple, pots posar el pa en la torradora o en el forn per a avisar si comença a cremar-se.

Els nassos actualment existents en el mercat requereixen uns dos minuts per a identificar una olor, ja que les dades obtingudes dels sensors han de ser estables. Un xip nasal seria més ràpid, entre altres coses perquè les molècules d'olor necessitarien menys temps per a inflamar el plàstic. Segons Lewis, “des d'un nas ràpid es pot arribar fins a la font de l'olor canviant la direcció del vent. Pots pensar a posar el nas en un robot que busca una bomba en un aeroport, que necessiten una resposta ràpida en temps real.”

Estan a punt de venir, no els escolta ja?