Mũi điện tử tích hợp AI có thể ngửi ra hàng vạn mùi hương

Nghiên cứu này do Hyuk-Jun Kwon thuộc Khoa Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính của Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk dẫn đầu. Công trình được công bố trên tạp chí Progress in Materials Science.

Hệ thống khứu giác nhân tạo, hay "mũi điện tử" (e-nose), là một công nghệ trong đó trí tuệ nhân tạo (AI) học hỏi và phân tích các mẫu tín hiệu được tạo ra khi nhiều cảm biến phản hồi với các phân tử mùi.

Lấy ý tưởng từ chính mũi người, thiết bị e-nose tích hợp AI mới có thể phân biệt hàng vạn mùi khác nhau.

Nghiên cứu đã giải thích công nghệ mũi điện tử bằng cách dựa trên các nguyên lý cơ bản của khứu giác con người. Mũi người có thể phân biệt vô số mùi hương chỉ với một số lượng hạn chế các thụ thể khứu giác vì một mùi hương duy nhất kích hoạt nhiều thụ thể cùng một lúc, tạo ra một tổ hợp tín hiệu độc đáo.

Dựa trên nguyên lý "mã hóa tổ hợp" này, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các cảm biến MOF (khung vật liệu hữu cơ kim loại) với các đặc tính phản hồi khác nhau, cùng với một chiến lược phân tích tín hiệu dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI).

Các cảm biến được triển khai trên khung kim loại hữu cơ (MOF) và dùng trí tuệ nhân tạo được huấn luyện để phân biệt mùi.

Nhóm nghiên cứu đã phân loại công nghệ mũi điện tử dựa trên MOF thành ba nhóm: MOF, vật liệu composite MOF và dẫn xuất MOF. MOF đóng vai trò là nền tảng cơ bản với độ xốp và cấu trúc khung có thể được điều chỉnh, trong khi vật liệu composite MOF và dẫn xuất MOF góp phần tăng cường độ nhạy, độ ổn định và tính chọn lọc.

Khi kết hợp với các kỹ thuật phân tích dựa trên học máy và học sâu, các vật liệu này cho phép phân loại và diễn giải chính xác hơn các tín hiệu mùi phức tạp.

MOF cung cấp một thư viện vật liệu gần như không giới hạn, có thể được thiết kế để thể hiện các phản ứng khác nhau với các mùi khác nhau, tương tự như các thụ thể khứu giác của con người, Hyuk-Jun Kwon cho biết.

Nhóm nghiên cứu kỳ vọng rằng các thiết bị cảm biến mùi điện tử dựa trên MOF sẽ có nhiều ứng dụng rộng rãi hơn trong tương lai, bao gồm chăm sóc sức khỏe như chẩn đoán bệnh, giám sát chất lượng không khí và an toàn công nghiệp, nông nghiệp thông minh và công nghệ cảm nhận hóa chất cho xe tự hành và robot.

Tuệ Minh