Usna ! Usna !
1997/10/01 Pendick, Daniel Iturria: Elhuyar aldizkaria
Sortez votre nez électronique avec discrétion et utilisez-le dans un ou deux sur la forêt. Après quelques secondes, si le feu devient vert, vous pouvez frapper le train. Cependant, si vous allumez la lumière rouge, recherchez le pot approprié.
Les connaisseurs portables et préprogrammés ne seront pas aussi loin, mais les scientifiques sont à la merci de quelque chose de plus grand qu'ils croient qu'ils peuvent imiter la capacité du nez humain ou animal à travers une gamme de fibres optiques intégrées dans une puce. L'odorat artificiel peut sembler étrange, mais les olfeurs simples ont déjà fait un trou entre nous. Le nez électronique a été commercialisé il ya environ cinq ans. Les capteurs électrochimiques connectés à un PC assurent un contrôle de qualité. Ils sont prêts à identifier les odeurs que le nez humain jetterait en arrière. Ils contrôlent ainsi les produits aromatiques comme les caves à bière. Les scientifiques croient que le nez électronique peut entrer dans le domaine des dégustateurs de vin ou, plus encore, dans celui des chiens usnants.
Selon certains chercheurs, l'arrivée du nez électronique, diminuée de la taille d'une puce de silicium depuis les salles de stockage actuelles, conduira la révolution de l'odorat artificiel. Ces cerveaux nasaux intégrés (petits, puissants et ne consommant que quelques énergies d'une pile) deviendront aussi omniprésents que le microprocesseur, formant des téléphones, des fours, des voitures et des appareils hospitaliers. Sur cette voie, les scientifiques croient qu'ils résoudront certains mystères de l'usure naturelle.
George Dodd, considéré comme le père de la technologie du nez électronique, continue d'observer l'envie des chiens usnants. Ces «pattes au nez» peuvent sentir les mines enterrées ou les drogues cachées dans les bagages d’avion et entendre l’odeur corporelle d’un fugitif dans de vastes prairies odorantes. L'odorat du chien odorant est aussi fascinant que paradoxal selon Dodd.
Pensez que le chien odorant est un récepteur radio qui, au lieu de prendre des ondes électromagnétiques prend des molécules d'odeur qui coulent dans l'air, sont de pétrole, parfums, huile d'ail ou d'autres substances odorantes. Il peut certainement détecter un large spectre d'odeurs, même si c'est une molécule en main parmi un milliard de molécules d'air. Les ingénieurs radio auraient une tâche difficile à égaler. « L’odorat d’un chien a une grande bande passante, dit Dodd. Il peut sentir tout et en plus avec une sensibilité incroyable et c'est le plus paradoxal.”
Succès gonflés
Au début des années 1980, Dodd et ses compagnons de l'Université de Warwick ont fait le premier pas quand ils ont réussi à imiter l'une des caractéristiques du nez du chien sur le chemin de l'oubli artificiel, imitant leur sensibilité à un large spectre d'odeurs. Ils ont obtenu un jeu de capteurs chimiques, composé de trois polymères conducteurs différents. Au niveau microscopique, le matériau a la forme d'une spaghetti-mutarde, dans laquelle les polymères s'enflamment en absorbant les molécules d'odeur. Cela modifie la conductivité et produit un changement quantifiable dans la quantité de courant électrique qui passe à travers eux.
Chacun des trois plastiques de Dod réagit différemment aux molécules d'odeur. Par exemple, face à l'essence du potager, les capteurs premier et deuxième absorbent plus l'odeur que celles du tiers et présentent une diminution de la conductivité la plus accusée. Mais face à l'huile de rose, le comportement des capteurs va être complètement différent et il est possible que seul un des capteurs absorbe de nombreuses odeurs. Cela a une empreinte électrique spéciale pour toute odeur que vous oubliez. Cet outil a été la première étape vers le nez électronique.
Les nez actuellement en vente ont la même base, mais ont un plus grand nombre de capteurs pour obtenir une zone de sensibilité plus large. Les nez profitent du réseau neuronal pour apprendre des spectres de réponse à différentes odeurs. Avant de se mettre au travail, ils s'entraînent, par exemple, à détecter des composés chimiques qui sont responsables de l'odeur particulière qui dégage une cuve de bière perdue. Par exemple, dans une partie du processus de fabrication de la bière peut apparaître un mauvais arôme sous forme de beurre qui est formé dans le diacétylène. Si la cave se laisse un moment sur sa surface, le diacétylène se transforme en butandiol sans saveur. Le nez est placé alternativement devant les cuves avec du diacétylène et on lui dit quand il va bien et quand pas. Après cet entraînement, le nez détectera le diacétylène sans qu'un vide se produise.
Haut, les chercheurs travaillent avec nez de nouvelle génération. Le neuroscientifique John Krauer et le chimiste David Walt, de l'Université de Tufts aux États-Unis, croient que la base est dans l'imitation de la nature, étudiant le nez des chiens, des chèvres et des rats. Ils seront utilisés comme modèles de cavités nasales artificielles pour vérifier si le flux d'air que reçoivent les capteurs affecte la sensibilité. Les chiens présentent des cavités nasales plus complexes que les humains, ce qui peut entraîner des flux d'air qui peuvent augmenter leur pouvoir olfactif. Le travail de ce groupe a traversé le niveau de modèle.
Orgue taille pois
Le matériel de l'odorat chez l'homme se trouve sur le dessus des orifices nasaux, dans un tronçon de tissu appelé nez épithélium. En passant les odeurs là-bas, on trouve environ 10 millions de capteurs, chacun avec des milliers de récepteurs chimiques différents. En sentant les particules d'odeur agissent sur un récepteur qui envoie des signaux électriques à une paire d'organes de la taille d'un pois cérébral, les bulbes oloratifs. Les signaux sont ensuite traités et identifiés.
Pour imiter la sensibilité élevée de l'épithélium nasal, l'Université Tufts utilise des fibres optiques. Les extrémités de ces fibres optiques sont recouvertes de différents plastiques avec un colorant appelé Nil rouge. Ces extrémités absorbent les molécules d'odeur et agissent comme des capteurs. À travers les fibres, la lumière est transmise jusqu'aux extrémités, où la fluorescence du colorant est produite. Une partie de la fluorescence lumineuse est déplacée vers l'arrière à travers la fibre et peut être mesurée par un œil électronique. Le processus est similaire à celui décrit ci-dessus, les plastiques absorbent les molécules d'odeur et s'enflamment. Par conséquent, l'intensité de la lumière qui va en arrière à travers la fibre change.
Selon les chercheurs de l'Université de Tufts, l'utilisateur de fibre optique sera plus sensible que les utilisateurs actuels du marché. Ils justifient qu'un instrument optique permet de mesurer trois paramètres : l'intensité de la lumière, la longueur d'onde de la lumière et la durée de la fluorescence. Lors d'une série de sessions récentes, le nez optique de l'Université de Tufts a été en mesure de différencier trois alcools qui n'avaient que la partie d'un atome de carbone dans la structure.
Sur une puce
Natham Lewis, de l'Institut Technologique de Californie, veut aller plus loin. Lewis vise à placer environ 10.000 capteurs en plastique et son réseau neuronal de gestion sur une puce. La présence de nombreux capteurs permettrait d'obtenir de nombreuses réponses différentes en les mettant devant les molécules d'odeur, multipliant ainsi la capacité de séparation entre différentes odeurs.
Cependant, cette approche est discutable. D'autres chercheurs considèrent que le degré de différence entre les capteurs est le plus important et non le nombre de capteurs. Selon eux, les informations obtenues avec dix capteurs ou un million sont équivalentes. Lewis n'est pas d'accord : avec dix capteurs, dit-il, vous pouvez détecter s'il y a de la fumée dans votre maison. Mais il veut plus.
Lewis utilise des plastiques pour fabriquer des capteurs, mais ne se limite pas uniquement aux plastiques conducteurs. L'année dernière, un système d'odeurs de table de 17 capteurs a été préparé pour distinguer entre le vin et l'eau-de-vie et le poisson frais et pourri. Cependant, je travaillais assez lentement. De là, ils vont vite et ont déjà réussi à placer cinq capteurs sur une puce, oui, sans réseaux neuronaux. Par conséquent, ils ont un nez sans cerveau. Selon Lewis, son équipe aura environ trois ans 10.000 capteurs et un réseau neuronal intégré dans une puce. Il dit qu'ils ne sont pas science-fiction. Et c'est que la technologie de base est disponible.
Que pouvez-vous faire après l'avoir obtenu en plaçant un nez dans une puce? Tout ce que vous voulez. Par exemple, vous pouvez mettre le pain sur le grille-pain ou dans le four pour prévenir si vous commencez à brûler.
Le nez existant actuellement sur le marché nécessite environ deux minutes pour identifier une odeur, car les données obtenues des capteurs doivent être stables. Une puce nasale serait plus rapide, entre autres parce que les molécules d'odeur auraient besoin de moins de temps pour enflammer le plastique. Selon Lewis, “d'un nez rapide, vous pouvez atteindre la source de l'odeur en changeant la direction du vent. Vous pouvez penser à mettre le nez dans un robot qui cherche une bombe dans un aéroport, qui ont besoin d'une réponse rapide en temps réel.”
Ils sont sur le point de venir, ne les écoute pas déjà?
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
