掌握10種氣味 沒有鼻子的計算機晶片有嗅覺是咋回事!

2021-02-08 環球網

【來源:網易科技】

3月17日消息,近日,英特爾研究院和康奈爾大學於《自然-機器智能》雜誌共同發表一篇論文,探討了神經計算用於辨別爆炸物和毒品等氣味。

據了解,英特爾神經擬態測試晶片Loihi展示了學習並識別10種有害化學物質的能力,甚至是在有噪音和遮擋的情況下。研究還表明,神經擬態晶片的自我學習能力、低能耗特性、「仿人腦」結構以及神經科學的衍生算法可以創造一個「電子鼻」系統,它在真實情境下識彆氣味比傳統解決方案要有效得多。

具體來說,我們人類的識彆氣味過程是這樣的,如果你拿起一個葡萄柚聞一聞,水果分子就會刺激鼻腔內的嗅覺細胞。鼻腔內的細胞會立即向你的大腦嗅覺系統發送信號,一組相互連接的神經元中的電脈衝就會在這個嗅覺系統中產生嗅覺。無論聞到的是葡萄柚、玫瑰還是有害氣體,你大腦中的神經元網絡都會產生該物體特有的感覺。同樣,你的視覺和聽覺、回憶、情緒和決策都有各自的神經網絡,它們都以特定的方式進行計算。

而對於計算機晶片,Imam和他的團隊採用了一個由72個化學傳感器活動組成的數據集,可對一個風洞實驗中循環的10種氣體物質(氣味)作出反應。傳感器對各種氣味的反應被傳送至Loihi,由其晶片電路對嗅覺背後的大腦電路進行模擬。

這樣Loihi晶片迅速掌握了10種氣味各自的神經表徵,其中包括丙酮、氨和甲烷,即使有強烈的環境幹擾也能識別出這些氣味。據介紹,雖然你家中的煙霧和一氧化碳探測器能使用傳感器來探測氣味,但它們無法對各種氣味進行區分;雖然它們一旦探測到空氣中的有害分子時會發出警報,卻無法對其進行智能分類。

該研究團隊還解讀了這類技術的潛在應用範圍,包括醫學診斷,比如患有某些疾病的病人會散發特定氣味,為基於神經擬態的化學感應在醫學診斷中的應用提供了可能;比如工廠質控,內置神經擬態晶片的機器人可以在工廠各處移動,識別有害化學物質並進行精準定位,從而快速有效消除有害物質。未來還可以應用到國防安全、環境監測、智能家居設備等場景。

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